《创新课堂》第一章 动量守恒定律4.实验验证动量守恒定律 高中物理选择性必修第一册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

4.实验：验证动量守恒定律 一、实验目的 1.明确验证动量守恒定律的基本思路。 2.会用不同的方案验证一维碰撞中的动量守恒。 3.知道实验数据的处理方法。 二、实验原理 　在一维碰撞中，测出相碰撞两物体的质量m1、m2和碰撞前物体的速度v1、v2及碰撞后物体的速度v1'、v2'，求出碰撞前的动量p＝　　　　　　　　及碰撞后的动量p'＝　　　　　　　，看碰撞前后动量是否守恒。 三、两种实验方案 方案（一）　研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1.实验器材 实验器材：　　　　　　　、数字计时器、　　　　、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、　　　　　等。 2.实验步骤 （1）安装气垫导轨，接通电源，给导轨通气，调节导轨　　　　。 （2）在滑块上安装好挡光片、弹性碰撞架、光电门等，测出两滑块的　　　　和　　　　。 （3）用手拨动滑块使其在两数字计时器之间相碰。滑块反弹越过数字计时器之后，抓住滑块避免　　　　　　。读出两滑块经过两数字计时器前后的4个时间。 （4）改变碰撞速度，或采用运动滑块撞击静止滑块等方式，分别读出多组数据，记入表格。 3.数据分析 （1）滑块速度的测量：v＝　　　　，式中Δx为滑块挡光片的宽度（仪器说明书上给出，也可直接测量），Δt为数字计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门的时间。 （2）验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1'＋m2v2'。 4.注意事项 （1）气垫导轨要调整到水平。 （2）安装到滑块的挡光片宽度适当小些，计算速度会更精确。 方案（二）　研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 1.实验器材 实验器材：实验桌，　　　　　　，两个大小　　　　、质量　　　　的小球，铅垂线，复写纸，白纸，天平，　　　　　，圆规，三角板等。 2.实验步骤 （1）测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量　　　的小球为入射小球。 （2）安装：按照图甲所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端　　　　。 （3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下铅垂线所指的位置O。 （4）放球找点：　　　　被撞小球，每次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所有的小球落点圈在里面。圆心P就是　　　　　的平均位置。 （5）碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次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　　　　　　　　的平均位置M和　　　　　　　　的平均位置N。如图所示。 3.数据分析 由OP＝v1t，OM＝v1't，ON＝v2't，得v1＝，v1'＝，v2'＝。 可知，小球碰撞后的速度之比等于它们落地时飞行的　　　　　　之比，因此这个实验可以不测量速度的具体数值，只需验证　　　　　　　　　　是否成立就可以验证动量守恒定律是否成立。 4.注意事项 （1）斜槽末端的切线必须水平。 （2）入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 （3）入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2。 （4）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。 （5）不需要测量速度的具体数值，将速度的测量转化为水平距离的测量。 四、误差分析 1.系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求。 （1）碰撞是否为一维。 （2）实验是否满足动量守恒定律的条件，如方案（一）中气垫导轨是否水平，方案（二）中斜槽末端是否水平等。 2.偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度或水平射程的测量。 　　 类型一｜教材原型实验 【例1】　小刘同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。 （1）将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至　　　　。 （2）用天平测得滑块a、b的质量分别 ... ...