验证动量守恒定律实验

1、实验：验证动量守恒定律实验：验证动量守恒定律 证明碰撞过程中动量守恒，即证明碰撞过程中动量守恒，即m m1 1V V1 1 = m= m1 1V V1 1 + m + m2 2V V2 2 用两个用两个大小相同但质量不等大小相同但质量不等的小球的碰撞来验证动量的小球的碰撞来验证动量守恒定律，小球守恒定律，小球A A以初速度以初速度V V1 1去碰静止的小球去碰静止的小球B,B,碰撞后小碰撞后小球球A A的速度为的速度为V V1 1，小球，小球B B的速度为的速度为V V2 2.一、实验原理一、实验原理 保证保证“水平水平”和和“正碰正碰”及及正确测量三个落点的正确测量三个落点的相对位置相对位置

2、P P、M M、N N是实验成败的关键是实验成败的关键 本实验中较巧妙地借助平抛运动本实验中较巧妙地借助平抛运动的规律，将速度的测量转化为对水的规律，将速度的测量转化为对水平位移的测量，平位移的测量，验证表达式：验证表达式： m m1 1.OP=.OP=m m1 1.OM + .OM + m m2 2ONON二、实验器材二、实验器材斜槽，两个斜槽，两个大小相等、质量不同大小相等、质量不同的小球，重锤线，复写纸，的小球，重锤线，复写纸，白纸，白纸，_、_，游标卡尺游标卡尺、圆规圆规等等天平天平 刻度尺刻度尺m m1 1.OP=.OP=m m1 1.OM+.OM+m m2 2ONON四、实验操作四

3、、实验操作1.1.用天平测出两个小球的质量用天平测出两个小球的质量m m1 1、m m2 2. .选质量大的作为入射球选质量大的作为入射球m m1 1. .2.2.按图所示安装好实验装置，使按图所示安装好实验装置，使斜槽斜槽的末端的末端_把被碰球放在斜把被碰球放在斜槽前的支柱上槽前的支柱上, ,调节实验装置使调节实验装置使两球处两球处于于_. . 3.3.在地上铺一张白纸，白纸上铺放复在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，当小球落在复写纸上时，便在写纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了小球落地的痕迹白纸上留下了小球落地的痕迹4.4.在白纸上记下重垂线所指的位置在白纸上记下重垂线所指的位置O

4、.O.OOOO的距离即为小球直径的距离即为小球直径d d。切线水平切线水平同一高度同一高度5 5先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上同一先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度滚下，重复高度滚下，重复5 5次次 用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心圆心P P就是小球落点的就是小球落点的平均位置平均位置 7.7.过过O O、N N在纸上作直线在纸上作直线, ,取取OOOOd, d, OO即为即为被碰球被碰时球心投影位置。被碰球被碰时球心投影位置。 6.6.把被碰小球把被碰小球B B放在支柱上放在支柱上, ,让入射小球让入射小球A A从从同一同一

5、高度滚下高度滚下, ,使它们发生正碰使它们发生正碰, , 重复重复3 35 5次次, ,仿步仿步骤骤5,5,求出入射小球求出入射小球A A的的平均落点平均落点M M和被碰小球和被碰小球B B的的平均落点平均落点N N。 8 8、用刻度尺量、用刻度尺量OMOM、OPOP、ONON的长度。把两小球的长度。把两小球的质量和相应的的质量和相应的“速度数值速度数值 代入表达式看代入表达式看是否成立是否成立: : 9 9、整理实验器材，放回原处。、整理实验器材，放回原处。 验 证 的 表 达 式 ：验 证 的 表 达 式 ： m mA AO P = mO P = mA AO M + mO M + mB B

6、O O N N 主要测量的物理量主要测量的物理量： a a用天平测两球质量用天平测两球质量m m1 1、m m2 2 b b用游标卡尺测小球的直径用游标卡尺测小球的直径d d， c c水平射程：水平射程：OPOP、OMOM、O ON N斜槽末端切线要斜槽末端切线要水平水平; ; 每次小球下滑要从每次小球下滑要从同一高度同一高度处由静止开始处由静止开始; ; 要保证要保证对心碰撞对心碰撞. .球心等高或在同一水平线上球心等高或在同一水平线上小球的诸多落点要用用圆规画小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆尽可能小的圆把所有把所有的小球落点都圈在里面的小球落点都圈在里面, ,该小圆的该小圆的圆心即为

7、小球的平均圆心即为小球的平均落点落点 。 入射小球的质量入射小球的质量m mA A和被碰小球的质量和被碰小球的质量m mB B的大小关系是的大小关系是 m mA A m mB B 。 注意：实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位注意：实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变置要始终保持不变. .五、注意事项五、注意事项验 证 的 表 达 式 ：验 证 的 表 达 式 ： m mA AO P = mO P = mA AO M + mO M + mB BO NO N粗略证明粗略证明: :六、误差分析六、误差分析 实验中发现碰撞后系统实验中发现碰撞后系统(m(m1 1、m m2 2)

8、)水平方向的总动水平方向的总动量小于碰撞前系统水平方向的总动量，误差主要量小于碰撞前系统水平方向的总动量，误差主要来源于：来源于：1 1难做到准确的正碰，则误差较大；斜槽末端若难做到准确的正碰，则误差较大；斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差2 2O O、OO、P P、M M、N N各点定位不准确，测量和作各点定位不准确，测量和作图有偏差图有偏差训练1.1.在做碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物在做碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物理量有理量有 ( )( )A A、入射小球和被碰小球的质量、入射小球和被碰小球的质量 B B、入射

9、小球和被碰小球的直径、入射小球和被碰小球的直径 C C、斜槽轨道的末端距地面的高度、斜槽轨道的末端距地面的高度 D D、入射球滚下到抛出时的高度差、入射球滚下到抛出时的高度差 E E、入射球未碰撞时飞出的水平距离、入射球未碰撞时飞出的水平距离 F F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离 C D2 2、在做碰撞实验中必须（在做碰撞实验中必须（ ）、斜槽轨道必须光滑斜槽轨道必须光滑、斜槽轨道末端的切线必须水平斜槽轨道末端的切线必须水平、入射球每次都要从同一高度由静止落下入射球每次都要从同一高度由静止落下、碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与碰撞的瞬间，入射球与

10、被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行轨道末端的切线平行BCD3.3.在本实验中，入射球每次滚下都应从斜槽上在本实验中，入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放，这是为了使：的同一位置无初速释放，这是为了使：A A、小球每次都能水平飞出槽口、小球每次都能水平飞出槽口B B、小球每次都以相同的速度飞出槽口、小球每次都以相同的速度飞出槽口C C、小球在空中飞行的时间不变、小球在空中飞行的时间不变D D、小球每次都能对心碰撞、小球每次都能对心碰撞B B4.4.在本实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末在本实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端点的切线保持水平，这样做的目的是为了使端点的切线保持水平，这

11、样做的目的是为了使A A、入射球得到较大的速度、入射球得到较大的速度B B、入射球与被碰小球对心碰撞后的速度为水平、入射球与被碰小球对心碰撞后的速度为水平方向方向C C、入射球与被碰球碰撞时动能无损失、入射球与被碰球碰撞时动能无损失D D、入射球与被碰球碰后均能从同一高度飞出、入射球与被碰球碰后均能从同一高度飞出B5.5.某同学用图所示装置通过半径相同的某同学用图所示装置通过半径相同的A A、B B两球的碰撞来验两球的碰撞来验证动量守恒定律图中证动量守恒定律图中PQPQ是斜槽，是斜槽，QRQR为水平槽实验时先使为水平槽实验时先使A A球从斜槽上某一固定位置球从斜槽上某一固定位置G G由静止开始

12、滚下，落到位于水平地由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作1010次，得到次，得到1010个落个落点痕迹再把点痕迹再把B B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A A球仍球仍从位置从位置G G由静止开始滚下，由静止开始滚下， 和和B B球碰撞后，球碰撞后，A A、B B球分别在记录纸上留下各自的落点痕球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这种操作迹重复这种操作1010次中次中O O点是水平槽末端点是水平槽末端R R在记录纸上的在记录纸上的垂直投影点垂直投影点B B球落点痕迹如图所示，其中米尺水平放置，且

13、球落点痕迹如图所示，其中米尺水平放置，且平行于平行于G G、R R、O O所在的平面，米尺的零点与所在的平面，米尺的零点与O O点对齐点对齐(1)(1)碰撞后碰撞后B B球的水平射程应取为球的水平射程应取为_cm._cm.(2)(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？_(_(填选项号填选项号) )A A水平槽上未放水平槽上未放B B球时，测量球时，测量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距点的距离离B BA A球与球与B B球碰撞后，测量球碰撞后，测量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离C C测量测量A A球或球或B B

14、球的直径球的直径D D测量测量A A球与球与B B球的质量球的质量( (或两球质量之比或两球质量之比) )E E测量测量G G点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度64.7(64.2 cm-65.2 cm)(64.2 cm-65.2 cm)ABD 6. 6.入射球入射球m m1 1碰撞前的速度以及被碰球碰撞前的速度以及被碰球m m2 2碰撞后的速度碰撞后的速度可用其运动的水平位移来表示，图中可用其运动的水平位移来表示，图中M M、N N、P P是小球的是小球的落点，下列说法中正确的是落点，下列说法中正确的是 A A、OO是被碰球在碰撞前其球心在纸上的垂直投影是被碰球在碰撞前其球心在纸上的

15、垂直投影 B B、O O是碰撞前入射球的球心在纸上的垂直投影是碰撞前入射球的球心在纸上的垂直投影 C C、被碰球碰撞后的动量可表示为、被碰球碰撞后的动量可表示为 D D、入射球碰撞前的动量可表示为、入射球碰撞前的动量可表示为21()m O Nm OPOM21()m O Nm OP OMABC在小车在小车A A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50 Hz50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力(1)(1)若已得到打点纸带如图若已得到打点纸带如图51511212所示，并测得各计所示，并测得各计数点间的距离在图上标出数点

16、间的距离在图上标出A A为运动起始点，则应选为运动起始点，则应选_段来计算段来计算A A碰前的速度，应选碰前的速度，应选_段来计算段来计算A A和和B B碰后的共同速度碰后的共同速度BCDE0.4200.4178.(20108.(2010泰州模拟泰州模拟) )某同学利用打点计时器和气垫导轨某同学利用打点计时器和气垫导轨做做“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”的实验气垫导轨装置如图的实验气垫导轨装置如图13131 14(a)4(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着弹射架等组成在空腔导轨的两个工作面上均匀分布

17、着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差(1)(1)下面是实验的主要步骤：下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；水平；向气垫导轨空腔内通入压缩空气；向气垫导轨空腔内通入压缩空气；把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，

18、将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1 1的左端的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；带始终在水平方向；使滑块使滑块1 1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块把滑块2 2放在气垫导轨的中间；放在气垫导轨的中间；先先_，然后，然后_，让滑块带动纸带一起运动；让滑块带动纸带一起运动；接通打点计时器的电源接通打点计时器的电源放开滑块放开滑块1 1取下纸带，重复步骤取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图，选出理想的纸带如图(b)(b)所示；所示；测得滑块测得滑块1 1的质量的质量310 g310 g，滑块，滑块2(2(包括橡皮泥包括橡皮泥) )的质量的质量为为205 g. 205 g. (2)(2)已知打点计时器每隔已知打点计时器每隔0.02 s0.02 s打一个点，计算可知两打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为滑块相互作用以前系统的总动量为_kgm/s_kgm/s；两滑；两滑块相互作用以后系统的总动量为块相互作用以后系统的总动量为_kgm/s(_kgm/s(保留三位保留三位有效数字有效数字) )(3)(3)试说明试说明(2)(2)中两结果不完全相等的主要原因是中两结果不完全相等的主要原因是_._.0.6200.6