实验七 验证动量守恒定律 [实验目的] 验证一维碰撞中的动量守恒． [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相等． [实验器材] 斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规、重垂线． [实验步骤] 1．测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球． 2．安装：按照如图所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平． 3．铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O. 4．单球找点：不放被撞小球，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就是小球落点的平均位置． 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，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N，如图所示．改变入射小球的释放高度，重复实验． [数据处理] 连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入m1·＝m1·＋m2·，看在误差允许的范围内是否成立． [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．选质量较大的小球作为入射小球． 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． 命题点1 教材原型实验 如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系． (1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量_____(填选项前的序号)，间接地解决这个问题． A．小球开始释放的高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的水平位移 (2)用天平测量两个小球的质量m1、m2.图中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m1多次从斜轨上S位置静止释放；然后把被碰小球m2静止于轨道水平部分的右侧末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并重复多次，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量出平均水平位移、、. (3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_____[用(2)中测量的量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为_____[用(2)中测量的量表示]． 【解析】 (1)验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平位移大小来体现速度大小，故需要测量水平位移，故A、B错误，C正确． (3)根据平抛运动规律可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t，则：v0＝，v1＝，v2＝， 而动量守恒的表达式是：m1v0＝m1v1＋m2v2 若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式m1·＝m1·＋m2·即可； 若为弹性碰撞，则碰撞前后系统动能相同，则有： m1v＝m1v＋m2v， 即满足关系式：m1·2＝m1·2＋m2·2. 【答案】 (1)C (3)m1·＝m1·＋m2· m1·2＝m1·2＋m2·2 1．某同学在做“验证动量守恒定律”的实验，装置如图1所示． (1)需要的测量仪器或工具有BCDF. A．秒表 B．天平 C．刻度尺 D．重锤 E．打点计时器 F．圆规 (2)正确完成本实验，必须要求的条件是ABD. A．两小球碰撞时，球心必须在同一高度上 B．斜槽轨道末端的切线必须水平 C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同 D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 (3)某次实验中得出的落点情况如图2所示，忽略本次 ... ...
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