驗證動量守恒定律

1、八、驗證動量守恒定律說在前:人教版給出了三種案例請參看教材第4頁,而教科版用到氣墊導軌.本實驗仍用原來實驗.請老師們選擇.（一）目的驗證兩小球碰撞中的動量守恒（二）器材 斜槽，兩個大小相同而質量不等的小球，天平，刻度尺、重錘線、白紙、復寫紙、圓規(guī)、游標卡尺（三）原理 大小相同，質量為m1和m2的兩個小球相碰，若碰前m1運動，m2靜止，根據(jù)系統(tǒng)動量守恒定律有：m1v1=m1v1+m2v2。因小球從斜槽上滾下后做平拋運動，由平拋運動知識可知，只要小球下落的高度相同，在落地前運動的時間就相同，則小球的水平飛行距離跟做平拋運動的初速度成正比。所以只要測出小球的質量及兩球碰撞前后飛出的水平距離，代入公式

2、就可以驗證動量守恒定律。（四）步驟1在桌邊固定斜槽（如圖實8-1），使它的末端切線水平，并在它的末端掛上重錘線。在桌邊的地板上鋪上記錄紙來記錄小球的落地點，在紙上記下重錘線所指位置O點。2用天平測出入射球質量m1和被碰球質量m2。3用游標卡尺測出兩球直徑d（兩球直徑應相等），在紙上標出O點，OO=d。4不放被碰球m2，讓m1從斜槽頂點A自由滾下，重復若干次記下落地點平均位置P。5把被碰球m2放在斜槽末端支柱上（如圖實8-2），使兩球處于同一高度，讓m1從A點自由滾下與m2相碰，重復若干次，分別記下m1 、m2落地點的平均位置M、N。6用刻度尺分別測出OP，OM，ON，驗證：是否成立。（五）數(shù)據(jù)

3、記錄及處理（略）（六）注意事項1入射球質量m1應大于被碰球質量m2。2兩球發(fā)生正碰，碰后均做平拋運動，這要求通過調整支柱使兩球等高。3入射球每一次都從同一高度無初速度釋放。4在實驗中，至少重復10次，用盡可能小的圓把各小球的落點分別圈在里面，以確定小球落點的平均位置，其目的是為了減小實驗誤差。（七）例題分析例1：（2000全國）某同學用圖實8-3-1所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律。圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復上述操作10次.圖1中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。B

4、球落點的痕跡如圖實8-3-2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零點與O點對齊。（1）碰撞后B球的水平射程應取為_cm。（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？答：_（填選項號）。A水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離BA球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離C測量A球或B球的直徑D測量A球和B球的質量(或兩球質量之比)E測量G點相對于水平槽面的高度解析：（1）用最小的圓將10個落點圈在里面，找準平均位置讀數(shù)，結果為64.7cm。（2）A、B選項是必須要測量的，A球和B球的質量也是必須測量的，故A、B、D正確。本實驗中，A、B兩球碰后，B球從斜

5、槽末端平拋，A球水平運動一段距離（2r）后也從斜槽末端平拋，因此入射球A與被碰球B的拋出位置同為斜槽末端O點，故不必測量A、B 球的直徑。因此C選項不必要。G點相對于水平槽面的高度本身對實驗沒有影響，故D選項不必要。例2：在“碰撞中的動量守恒”實驗中，儀器按要求安裝好后開始實驗，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接靜止放在斜槽末端的水平部分，在白紙上記錄下重錘位置和各小球落點的平均位置依次為O、A、B、C（如圖實8-4），設入射小球和被碰小球的質量依次為m1、m2，則下列說法中正確的有：A第一、二次入射小球的落點依次是A、BB第一、二次入射小球的落點依次是B、AC第二次入射小球和被碰小球將

6、同時落地D m1 AB= m2 OC解：最遠的C點一定是被碰小球的落點，碰后入射小球的速度將減小，因此選B；由于被碰小球是放在斜槽末端的，因此被碰小球飛出后入射小球才可能從斜槽末端飛出，兩小球不可能同時落地；由動量守恒得m1 OB= m1 OA+m2 OC，選D。答案是BD。（八）習題1在做“驗證碰撞中的動量守恒”實驗中，不需測量的物理量有：    A入射小球和被碰小球的直徑B入射小球和被碰小球的質量C入射球開始滾下時的初位置與碰撞前位置的高度差D入射球未碰撞時飛出的水平距離2.在“碰撞中的動量守恒”實驗中，用游標

7、卡尺測量直徑相同的兩小球的直徑，讀數(shù)示意圖如圖實8-5（甲）所示，小球落點的測量結果如圖實8-5（乙）所示，入射小球與被碰小球的質量之比MA:MB=3:2，則小球直徑為 cm。碰撞結束時兩小球動量大小之比為Pa:Pb= 。0 102 3 cmOO/ M P N42.6440.5013.50單位：cm3.某同學利用兩從此半徑相同的小球及斜槽做碰撞中的動量守恒實驗，實驗時他拆去了小支柱，把被碰小球置于斜槽的末端處，所測得數(shù)據(jù)如下表：小球質量/g小球水平射程/cmM1M2OPOMON20.932.656.012.567.8(1)入射小球質量應是 g.(2)若平拋時間記作單位時間1s，則碰前總動量為

8、，碰后總動量為 。(3)實驗結論是 。4.（09四川卷）（2）氣墊導軌(如圖甲)工作時，空氣從導軌表面的小孔噴出，在導軌表面和滑塊內表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運動時的阻力。為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導軌上放置兩個質量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器所用電源的頻率均為b.氣墊導軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動。圖乙為某次實驗打出的、點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間的6個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為_、_，兩滑塊的總動量大小為_；碰撞后兩滑塊的總動量大小為_。重復上述實驗，多做幾次。若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內相等，則動量守恒定律得到驗證。參考答案：1C 22