实验：验证动量守恒定律（高中物理教学课件）

04.实验：验证动量守恒定律图片区问题：动量守恒定律的内容是什么答：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。问题：动量守恒定律的表达式是什么：问题：动量守恒定律的条件是什么：①系统不受外力或所受合外力为零②虽然受外力不为零，但内力>>外力，且作用时间极短③虽然受外力不为零，但某方向上不受外力，则该方向动量守恒问题：实验室要用实验验证动量守恒定律该如何设计实验？需要哪些器材，测量哪些物理量，如何测量？简单可行：两个物体碰撞前后均沿同一直线运动，这种碰撞称为正碰，也叫作对心碰撞或一维碰撞满足条件：使系统不受外力所受外力的矢量和为零或近似为零实验设计：气垫导轨，轨道小车，弹簧，斜槽小球，单摆……实验测量：质量

天平，速度

利用光电门、打点计时器、平抛规律、能量守恒等……测质量：测速度：选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开。若满足：，则动量守恒m1m2天平d/Δt方案一.气垫导轨碰撞后分开测质量：测速度：在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体。若满足：，则动量守恒天平d/Δtm1m2方案一.气垫导轨碰撞后粘在一起测质量：测速度：原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。若满足：，则动量守恒天平d/Δtm1m2方案一.气垫导轨气垫导轨上滑块的动量守恒实验器材：铁架台，斜槽（带重锤线），两个小球（m1>m2），木板，白纸，复写纸，天平，圆规，刻度尺，笔实验步骤：调节轨道末端水平，记录重锤线正下方O点位置，先将m1从某一高度静止释放，打下P点（重复10次），再将m2放在斜槽末端，用m1从之前同一高度静止释放去碰撞分别打下M和N点（重复10次），把三个位置的10个痕迹用最小的圆圈出来，圆心表示平均落点，测量OP，OM，ON距离，若满足，则动量守恒。m1m2方案二.斜槽小球如图若斜槽带支架，m1和m2由于不是同一个地方做一平抛运动，验证动量守恒定律的表达式应为：方案二.斜槽小球实验器材：轨道(或木板)，两辆小车(m1带撞针、m2带像皮泥)，打点计时器，交流电源，纸带，刻度尺，笔实验步骤：安装器材，调节轨道平衡摩擦力，给m1一个初速度去撞击带橡皮泥的m2，撞完后两辆车粘在一起运动，测量纸带上的距离算出碰前碰后的速度v1、v2，，若满足：

，则动量守恒。m1m2方案三.轨道小车烧断细线若满足，则动量守恒，注意本实验不需要测量高度。m1m2x1x2hh方案四.弹簧小球条件：（m1<m2）m1拉到某一高度（对应夹角θ）静止释放，m1运动到最低点撞击静止的m2，测出之后两球上升的最大高度对应夹角（α、β），若满足：则动量守恒。αθβm1m2m1m2LLLL方案五.单摆碰撞例1.如图甲，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车A前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通打点计时器电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。（1）图中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算小车A碰撞前的速度大小应选哪段？计算两车碰撞后的速度大小应选哪段？为什么？（2）若小车A的质量为0.4kg，小车B的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是多少？碰后两小车的总动量是多少？碰撞前BC，碰撞后DE（AB在加速，CD是碰撞中速度在变）碰撞前0.6848kg·m/s碰撞后0.6840kg·m/s典型例题例2.两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来“探究碰撞中的不变量”。（1）实验中必须满足的条件是________。A.斜槽轨道尽量光滑以减小误差B.斜槽轨道末端的切线必须水平C.入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下D.两球的质量必须相等（2）测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON。根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为：

。BCmAOP=mAOM+mBON典型例题（3）乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点。实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别