1、验证动量守恒定律的几种方案一、实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量 m 和碰撞前后物体的速度 v、v，找出碰撞前的动量 pm 1v1m 2v2 及碰撞后的动量 pm 1v1m 2v2，看碰撞前后动量是否守恒二、具体方案方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出滑块质量(2)安装：正确安装好气垫导轨(3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下( 改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向)碰撞前后的速度(4)验证：一维碰撞中的动量守恒例：气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩
2、擦.我们可以用带竖直挡板 C 和D 的气垫导轨和滑块 A 和 B 验证动量守 恒定律 ,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下:a.用天平分别测出滑块 A、B 的质量 mA、m B;b.调整气垫导轨,使导轨处于水平;c.在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;d.用刻度尺测出 A 的左端至 C 板的距离 L1;e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块 A、B 运动时间的计时器开始工作,当 A、B 滑块分别碰撞 C、D 挡板时计时结束,记下 A、B 分别到达 C、D 的运动时间 t1 和 t2.（1）实验中还应测量的物理量及其符号是 .（2）利用上述测量的实验
3、数据,验证动量守恒定律的表达式是 ,上式中算得的 A、B 两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因有 （至少答 出两点）.答案 A、B 两滑块被压缩的弹簧弹开后,在气垫导轨上运动时可视为匀速运动,因此只要测出 A 与 C 的距离 L1,B 与 D 的距离 L2 及 A 到 C,B 到 D 的时间 t1 和 t2.测出两滑块的质量,就可以用 mA =mB 验证动量是否守恒.（1）实验中还应测量的物理量为 B1t2t与 D 的距离,符号为 L2.（2）验证动量守恒定律的表达式是 mA =mB ,产生误差的原因:1tL2tL 1、L 2、m A、m B 的数据测量误差.没有考虑弹簧推动滑块的加速
4、过程.滑块并不是标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力.方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小球的质量 m1、m 2.(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验(6)验证：一维碰撞中的动量守恒例：用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为 的钢球 B 放在小支柱 N 上，m球心离地面高度为 H；质量为 的钢球 A 用细线拴好悬挂m于 O 点
5、，当细线被拉直时 O 点到球心的距离为 L，且细线与竖直线之间夹角 ;球 A 由静止释放，摆到最低点时恰与球B 发生正碰，碰撞后， A 球把轻质指示针 C 推移到与竖直夹角为 处，B 球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸 D,用来记录球 B 的落点(1)用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后两球 A、B 的动量（设两球 A、B 碰前的动量分别为 、 ；碰后动量分别为 、 )，则 = ; = ; ApAppp= ; = 。BpBp(2)请你提供两条提高实验精度的建议： 。方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小车的质量(2)安装：将打点计时器固定在光滑长木
6、板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥(3)实验：接通电源，让小车 A 运动，小车 B 静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由 v 算出速度xt(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验(6)验证：一维碰撞中的动量守恒例：某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车 A 的前端粘有橡皮泥,推动小车 A 使之做匀速运动 ,然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体,继续做匀速运动.他设计的装置如图（a）所示.在小车 A 后连着纸带,电磁打点计时器所用电源频率为 50
7、 Hz,长木板下垫着小木片以平衡摩擦力 .（1）若已测得打点纸带如图（b）所示,并测得各计数点间距（已标在图示上）.A 为运动的起点,则应选 段来计算 A 碰前的速度.应选 段来计算 A和 B 碰后的共同速度（以上两空选填“AB”或“BC”或“CD” 或“DE” ）.（2）已测得小车 A 的质量 m1=0.4 kg,小车 B 的质量为 m2=0.2 kg,则碰前两小车的总动量为 kgm/s,碰后两小车的总动量为 kgm/s.答案 （1）BC DE （2）0.420 0.417方法四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球图 2图 1(2)
8、按照图 1 所示安装实验装置调整、固定斜槽使斜槽底端水平(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好记下重垂线所指的位置 O.(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复 10 次用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面圆心 P 就是小球落点的平均位置(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一 高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验 10 次用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置 M 和被撞小球落点的平均位置 N.如图 2 所示(6)连接 ON，测量线段 OP、 OM、ON 的长度将测量数据填入表中最后代入 m1m 1 m 2 ，看在误差允许的范围内
9、是否成立OP OM ON(7)整理好实验器材放回原处(8)实验结论：在实验误差范围内，碰撞系统的动量守恒例(2011北京理综21(2)如图 4，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系图 4实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题A小球开始释放高度 hB小球抛出点距地面的高度 HC小球做平抛运动的射程图中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，先让入射球 m1 多次从斜轨上 S 位置静止释放，找到其平均落地点的位置 P，测量平抛射程 OP.然后，把被碰小球 m2 静置于轨道的水平
10、部分，再将入射球 m1 从斜轨上 S 位置静止释放，与小球 m2相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量 m1、m 2B测量小球 m1 开始释放的高度 hC测量抛出点距地面的高度 HD分别找到 m1、m 2 相碰后平均落地点的位置 M、NE测量平抛射程 OM、ON若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用中测量的量表示) ；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_(用中测量的量表示) 经测定，m 145.0 g，m 27.5 g，小球落地点的平均位置距 O 点的距离如图 5 所示碰撞前、后 m1 的动量分别为 p1 与 p1，则 p1p 1
11、_11；若碰撞结束时 m2 的动量为 p2，则 p1p 211_.图 5实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值 为_p1p1 p2有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大，请你用中已知的数据，分析和计算出被碰小球 m2 平抛运动射程 ON 的最大值为_cm.三、注意事项1前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰” 2方案提醒(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，用等长悬线悬挂后两小球刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力(4)若利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即：m 1m2，防止碰后 m1被反弹3探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变
