第1章 第3节 科学验证：动量守恒定律-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版）

第3节　科学验证：动量守恒定律

一、实验目的

1.验证动量守恒定律。

2.体会将不易测量的物理量转换为易测量的物理量的实验设计思想。

二、实验器材

　斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、白纸、复写纸、小铅锤、天平(附砝码)、毫米刻度尺、圆规。

三、实验原理与设计

　质量分别为m1和m2的两小球A、B发生正碰，若碰撞前球A的速度为v1，球B静止，碰撞后的速度分别为v1'和v2'，根据动量守恒定律，应有：m1v1＝m1v1'＋m2v2'。

可采用“探究平抛运动的特点”实验中测量平抛初速度的方法，设计实验装置如图甲所示。让球A从同一位置C释放，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离lOP，再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离lOM、lON，如图乙所示。只要验证m1lOP＝m1lOM＋m2lON，即可验证动量守恒定律。

四、实验步骤

1.用天平测出两个小球的质量。

2.将斜槽固定在桌边并使其末端水平。在地板上铺白纸和复写纸，通过小铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点O。

3.首先让球A从斜槽点C由静止释放，落在复写纸上，如此重复多次。

4.再将球B放在槽口末端，让球A从点C由静止释放，撞击球B，两球落到复写纸上，如此重复多次。

5.取下白纸，用圆规找出落点的平均位置点P、点M和点N，用毫米刻度尺测出lOP、lOM和lON。

6.改变点C位置，重复上述实验步骤。

五、注意事项

1.斜槽末端要保持水平。

2.每次均要从同一位置由静止释放入射小球。

3.入射球的质量要大于被碰球的质量。

4.根据球的落点区域用圆规找到圆心。

类型一　实验原理

如图所示，斜槽末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点。另在槽口末端放一与m1半径相同的球m2，仍让球m1从斜槽同一高度滚下，并与球m2正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则：

(1)两小球质量的关系应满足　　　　。

A.m1＝m2　　 B.m1＞m2　　 C.m1＜m2

(2)实验必须满足的条件有(　　)

A.轨道末端的切线必须是水平的

B.斜槽轨道必须光滑

C.入射球m1每次必须从同一高度滚下

D.入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度

(3)实验中必须测量的量是　　　　。

A.两小球的质量m1和m2

B.两小球的半径r1和r2

C.桌面离地的高度H

D.小球起始高度

E.从两球相碰到两球落地的时间

F.小球m1单独滚下的水平距离

G.两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离

答案：(1)B　(2)ACD　(3)AFG

解析：(1)为防止反弹造成入射球返回斜槽，要求入射球质量大于被碰球质量，即m1＞m2，故选B。