1.4 实验：验证动量守恒定律 实验报告模板-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

实验：验证动量守恒定律 人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 · 1.4 实验报告 班级 姓名 学号 实验日期 一、实验目的 1. 理解实验原理，掌握利用平抛运动测量小球速度（等效替代）的方法。 2. 验证一维碰撞过程中系统动量守恒：m₁v₀ = m₁v₁ + m₂v₂′。 3. 学会测量、记录和处理实验数据，会进行误差分析。 二、实验器材 斜槽（附小球）、两个大小相同的小球（入射球质量较大）、重锤线、白纸、复写纸、刻度尺、圆规、天平、支架。 补充（如有其他器材请填写）： ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 三、实验原理 两个小球在斜槽末端发生水平正碰，碰撞后均做平抛运动。小球离开斜槽末端时离地高度相同，故平抛运动时间相等。设碰撞前入射小球速度为 v₀，碰撞后入射小球速度为 v₁、被碰小球速度为 v₂′。 由平抛规律：水平位移 x = vt，因 t 相等，小球速度与水平位移成正比（v ∝ x）。 若系统动量守恒，则 m₁v₀ = m₁v₁ + m₂v₂′。两边同乘平抛时间 t，得： m₁·OP = m₁·OM + m₂·ON 其中：OP 为入射小球单独滚下平抛的水平位移；OM 为碰撞后入射小球平抛的水平位移；ON 为碰撞后被碰小球平抛的水平位移。 因此，只要测量两小球的质量和三个水平位移，即可验证动量是否守恒。 四、实验步骤 1. 安装斜槽，调节其末端水平（可用小球轻放检验是否滚动）。用重锤线确定斜槽末端端点的竖直投影点，记为 O 点。 2. 在水平地面上依次铺好白纸和复写纸，并固定不动。 3. 不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一位置由静止释放，重复多次（约10次），用最小圆把所有落点圈住，圆心记为 P 点。 4. 把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从同一位置再次由静止释放，发生正碰，重复多次，分别圈出碰撞后入射小球落点 M 和被碰小球落点 N。 5. 用刻度尺分别测出 OP、OM、ON 的长度；用天平测出两小球质量 m₁、m₂，记录在表格中。 6. 代入 m₁·OP 与 m₁·OM + m₂·ON，比较大小，验证动量守恒。 五、实验数据记录 1. 质量测量（天平）： 物理量 入射小球质量 m₁ / kg 被碰小球质量 m₂ / kg 第1次 平均值 2. 水平位移测量（刻度尺）： 次数 OP / m OM / m ON / m 1 2 3 4 六、数据处理 计算并比较碰撞前、后系统的总动量： 验证内容 碰撞前 m₁·OP / (kg·m) 碰撞后 m₁·OM + m₂·ON / (kg·m) 第1次 平均值 相对误差计算：δ = |碰撞前总动量 − 碰撞后总动量| ÷ 碰撞前总动量 × 100% = ＿＿＿。 七、实验结论 在误差允许范围内，碰撞前、后系统的总动量＿＿＿＿＿＿（相等/不相等），表明：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 八、误差分析 1. 系统误差：斜槽末端不水平、碰撞不是严格的对称正碰、空气阻力等。 2. 偶然误差：落点确定不准确、刻度尺读数误差、球心不等高导致水平位移测量不准等。 3. 减小误差的措施：保证每次从同一位置释放、用最小圆确定落点圆心、多次测量取平均值、选用质量相差较大的两小球（避免入射球反弹）等。 本实验主要误差来源及改进设想：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 九、思考与讨论 1. 为什么入射小球的质量必须大于被碰小球的质量？ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 2. 实验中需要测量小球平抛运动的时间吗？为什么？ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 3. 若碰撞后入射小球落在 M 点、被碰小球落在 N 点，比较 OP、OM、ON 的大小关系并说明理由。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 十、实验成绩 评价项目 操作规范 数据记录与处理 结论与误差分析 得分 总分 教师签名 / 日期 学科网（北京）股份有限公司 $