(
课件网) 实验七 验证动量守恒定律 1.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'，算出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p'=m1v1'+m2v2'，看碰撞前后动量是否守恒. 2.实验器材 斜槽，大小相等、质量不同的小钢球两个，铅垂线，白纸，复写纸，天平，刻度尺，圆规. 3.注意事项 （1）前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动. （2）进行实验：入射球质量要大于被碰球质量，即m1>m2，防止碰后m1被反弹. 4.误差分析 （1）系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即： ①碰撞是否为一维碰撞. ②实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板在实验中是否平衡了摩擦力等. （2）偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量. （3）减小误差的措施. ①设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件. ②采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差. 命题一 课标教材原型实验 ［基础考查］ 例1 （2024年新课标卷）某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律.将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸.实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离xP.将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN. 完成下列填空： （1）记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma （填“>”或“<”）mb. （2）如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式 ， 则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律.实验中，用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是_____. > maxP=maxM+mbxN 小球飞出后做平抛运动，由于下落高度一定，故下落时间一定，而小球在水平方向上做匀速直线运动，所以小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比 【解析】（1）为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求两球半径相同且ma>mb. （2）如果碰撞过程中系统动量守恒，则满足关系式mav0=mava+mbvb，上式两边同时乘下落时间t，有mav0t=mavat+mbvbt，可得maxP=maxM+mbxN.小球飞出后做平抛运动，由于下落高度一定，故下落时间一定，而小球在水平方向上做匀速直线运动，所以小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比，可以用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度，从而验证动量守恒定律. 变式1 小羽同学用图甲所示装置验证动量守恒定律（水平地面依次铺有复写纸和白纸）. 实验时，先让入射球mA，多次从斜轨上C位置由静止释放；然后，把被碰小球mB静置于轨道的末端，再将入射小球mA从斜轨上C位置由静止释放，与小球mB相撞，多次重复此步骤，用最小圆圈法分别找到小球的平均落点M、P、N，图中O点为小球抛出点在水平地面上的垂直投影. （1）关于此碰撞实验，下列说法正确的是 . A.复写纸和白纸依次铺好后，实验过程中白纸的位置不能再移动 B.需要分别测量A球或B球的直径 C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同 D.需要测量A球和B球的质量mA和mB AD （2）为了减少实验误差，有同学提出斜槽倾斜部分的轨道应尽量光滑，你认为这种说法对吗？并再提出一种减少实验误差的方法： . （3）如图乙所示，测量出平均水平位移OM、OP、ON的长度x1、x2、x3，若两球相碰前后的总动量守恒，碰撞属于弹性碰撞，则x1、x ... ...
