实验：验证动量守恒定律

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实验：验证动量守恒定律

实验：验证动量守恒定律 Revised by BETTY on December 25,2020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相等.2.实验器材斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规、重垂线.3.实验步骤(1)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)按照如图1甲所示安装实验装置.调整、固定斜槽使斜槽底端水平.图1(3)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)不放被撞小球，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小球所有的落点都圈在里面.圆心P就是小球落点的平均位置. (5)把被撞小球放在斜槽末端，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.如图乙所示.(6)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·OP ＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立.(7)整理好实验器材，放回原处.(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒.1.数据处理验证表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON2.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.命题点一教材原型实验例1如图2所示，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.图2(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量(填选项前的符号)间接地解决这个问题.A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复.接下来要完成的必要步骤是 .(填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量小球m1开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度HD.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE.测量平抛射程OM、ON(3)经测定，m1＝ g，m2＝ g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图3所示.碰撞前后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶ .实验结果说明，碰撞前后总动量的比值p1p 1′＋p2′＝ .图3(4)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大.请你用(3)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm.答案(1)C (2)ADE (3)14 (4)解析(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v＝xt.而由H＝12gt2知，每次竖直高度相等，所以平抛时间相等，即m1OPt＝m1OMt＋m2ONt，则可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.故只需测射程，因而选C.(2)由表达式知：在OP已知时，需测量m1、m2、OM和ON，故必要步骤有A、D、E.(3)p 1＝m 1·OP t ，p 1′＝m 1·OM t联立可得p 1∶p 1′＝OP ∶OM ＝∶＝14∶11，p 2′＝m 2·ONt则p 1′∶p 2′＝(m 1·OM t )∶(m 2·ONt)＝11∶ 故p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OPm 1·OM ＋m 2·ON≈(4)其他条件不变，使ON 最大，则m 1、m 2发生弹性碰撞，则其动量和能量均守恒，可得v 2＝2m 1v 0m 1＋m 2而v 2＝ON t ，v 0＝OP t故ON ＝2m 1m 1＋m 2·OP ＝错误!× cm≈ cm.变式1 在“验证动量守恒定律”的实验中，已有的实验器材有：斜槽轨道、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、圆规.实验装置及实验中小球运动轨迹及落点的情况简图如图4所示.图4试根据实验要求完成下列填空： (1)实验前，轨道的调节应注意 .(2)实验中重复多次让a 球从斜槽上释放，应特别注意 . (3)实验中还缺少的测量器材有 . (4)实验中需要测量的物理量是 . (5)若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式成立.答案 (1)槽的末端的切线是水平的 (2)让a 球从同一高处静止释放滚下 (3)天平、刻度尺 (4)a 球的质量m a 和b 球的质量m b ，线段OP 、OM 和ON 的长度 (5)m a ·OP ＝m a ·OM ＋m b ·ON解析(1)由于要保证两球发生弹性碰撞后做平抛运动，即初速度沿水平方向，所以必需保证槽的末端的切线是水平的.(2)由于实验要重复进行多次以确定同一个弹性碰撞后两小球的落点的确切位置，所以每次碰撞前入射球a的速度必须相同，根据mgh＝12mv2可得v＝2gh，所以每次必须让a球从同一高处静止释放滚下.(3)要验证m a v0＝m a v1＋m b v2，由于碰撞前后入射球和被碰球从同一高度同时做平抛运动的时间相同，故可验证m a v0t＝m a v1t＋m b v2t，而v0t＝OP，v1t＝OM，v2t＝ON，故只需验证m a·OP＝m a·OM＋m b·ON，所以要测量a球的质量m a和b球的质量m b，故需要天平；要测量两球平抛时水平方向的位移即线段OP、OM和ON的长度，故需要刻度尺.(4)由(3)的解析可知实验中需测量的物理量是a球的质量m a和b球的质量m b，线段OP、OM和ON的长度.(5)由(3)的解析可知若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式m a·OP＝m a·OM＋mb·ON.命题点二实验方案创新创新方案1：利用气垫导轨1.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、胶布、撞针、橡皮泥等.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两滑块的质量.(2)安装：按图5安装并调好实验装置.图5(3)实验：接通电源，利用光电计时器测出两滑块在各种情况下碰撞前、后的速度(例如：①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向).(4)验证：一维碰撞中的动量守恒.例2(2014·新课标全国卷Ⅱ·35(2))现利用图6(a)所示的装置验证动量守恒定律.在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间.图6实验测得滑块A 的质量m 1＝ kg ，滑块B 的质量m 2＝ kg ，遮光片的宽度d ＝ cm ；打点计时器所用交流电的频率f ＝ Hz.将光电门固定在滑块B 的右侧，启动打点计时器，给滑块A 一向右的初速度，使它与B 相碰.碰后光电计时器显示的时间为Δt B ＝ ms ，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示.若实验允许的相对误差绝对值(⎪⎪⎪⎪⎪⎪碰撞前后总动量之差碰前总动量×100%)最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律写出运算过程. 答案见解析解析按定义，滑块运动的瞬时速度大小v 为v ＝ΔsΔt①式中Δs 为滑块在很短时间Δt 内走过的路程设纸带上相邻两点的时间间隔为Δt A ，则 Δt A ＝1f＝ s②Δt A 可视为很短.设滑块A 在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v 0、v 1. 将②式和图给实验数据代入①式可得v 0＝ m/s③ v 1＝ m/s④设滑块B 在碰撞后的速度大小为v 2，由①式有v 2＝d Δt B⑤ 代入题给实验数据得v 2≈ m/s⑥设两滑块在碰撞前、后的动量分别为p 和p ′，则p ＝m 1v 0⑦p′＝m1v1＋m2v2⑧两滑块在碰撞前、后总动量相对误差的绝对值为δp ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪p－p′p×100%⑨联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，得δp≈%<5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律.创新方案2：利用等长的悬线悬挂等大的小球1.实验器材：小球两个(大小相同，质量不同)、悬线、天平、量角器等.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两小球的质量.(2)安装：如图7所示，把两个等大的小球用等长的悬线悬挂起来.图7(3)实验：一个小球静止，将另一个小球拉开一定角度释放，两小球相碰.(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度.(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验.(6)验证：一维碰撞中的动量守恒.例3如图8所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱.实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高.将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上.释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外：图8(1)还需要测量的量是、和 .(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为 .(忽略小球的大小)答案(1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面离水平地面的高度H(2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h解析(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变化；根据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量m2和立柱高h、桌面离水平地面的高度H就能求出弹性球2的动量变化.(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h.创新方案3：利用光滑长木板上两车碰撞1.实验器材：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥、小木片.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两小车的质量.(2)安装：如图9所示，将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车甲的后面，在甲、乙两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.长木板下垫上小木片来平衡摩擦力.图9(3)实验：接通电源，让小车甲运动，小车乙静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两小车连接成一体运动.(4)测速度：可以测量纸带上对应的距离，算出速度.(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验.(6)验证：一维碰撞中的动量守恒.例4某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动.然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图10所示.在小车甲后连着纸带，打点计时器的打点频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.图10(1)若已得到打点纸带如图11所示，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，则应选段计算小车甲的碰前速度，应选段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两格填“AB”“BC”“CD”或“DE”).图11(2)已测得小车甲的质量m甲＝ kg，小车乙的质量m乙＝ kg，由以上测量结果，可得碰前m甲v甲＋m乙v乙＝kg·m/s；碰后m甲v甲′＋m乙v乙′＝kg·m/s.(3)通过计算得出的结论是什么答案(1)BC DE(2) (3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.解析(1)观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度.(2)v甲＝xBCΔt＝ m/s，v′＝xDEΔt＝ m/sm甲v甲＋m乙v乙＝kg·m/s碰后m甲v甲′＋m乙v乙′＝(m甲＋m乙)v′＝×kg·m/s＝kg·m/s.(3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.。

实验：验证动量守恒定律

题型
验证动量守恒定律实验的迁移运用
【例3】某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验，在小车A的前端黏有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并黏在一起，继续做匀速运动，设计如图 (甲)所示，在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为 50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．
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。
3．探究结论
寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。七、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，两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。 2．偶然误差主要来源于质量m和速度v的测量。
仪确保导轨水平。
(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。
(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力。 (4)若利用斜槽小球碰撞应注意： 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；

四、实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出滑块质量。 (2)安装：正确安装好气垫导轨。 (3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的量．② 改变滑块的初速度大小和方向)。 (4)验证：一维碰撞中的动量守恒。
方案二：利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰撞验 (1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。 (2)安装：把两个大小相等的小球用等长悬线悬挂起来。 (3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。 (5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验。 (6)验证：一维碰撞中的动量守恒。

动量守恒定律的实验验证

动量守恒定律的实验验证动量守恒定律是物理学中的基本定律之一，它在描述物体运动时起着重要的作用。

为了验证动量守恒定律的有效性和可靠性，进行了一系列实验。

实验一：弹性碰撞实验在实验室中，准备了两个相同质量的小球A和B，它们分别处于静止状态，相距一定距离。

首先给小球A以某一初速度，让其沿着一条直线轨道运动。

当小球A与小球B发生完全弹性碰撞后，观察两球的运动情况。

实验结果显示，小球A在碰撞前具有一定的动量，而小球B则静止。

在碰撞后，小球A的速度减小而改变了运动方向，而小球B则具有与小球A碰撞前小球A相同大小的速度，并沿着小球A碰撞前运动的方向运动。

实验结果表明，碰撞过程中总动量守恒，即小球A的动量减小，而小球B的动量增加，两者之和保持不变。

实验二：非弹性碰撞实验在实验室中，同样准备了两个相同质量的小球A和B，它们分别处于静止状态，相距一定距离。

与实验一不同的是，在这次实验中，小球A与小球B发生非弹性碰撞。

实验结果显示，小球A与小球B发生碰撞后，它们黏在一起并以共同的速度沿着小球A碰撞前运动的方向运动。

与弹性碰撞不同的是，碰撞过程中能量有一部分转化为内能而被损失，因此总动量守恒，但总机械能不守恒。

实验三：爆炸实验在实验室中，放置了一块弹性墙壁，并将一个质量较大的小球C静止放在墙壁前方。

在小球C与墙壁发生碰撞时，观察碰撞后的情况。

实验结果显示，当小球C与墙壁发生碰撞时，小球C的动量改变，由静止变为运动状态。

这说明，碰撞过程中小球C获得了墙壁的动量。

根据动量守恒定律，小球C的动量增加被墙壁吸收，总动量守恒。

通过以上实验可以得出一个普遍的结论：在孤立系统中，如果没有外力作用，系统总的动量保持不变。

这就是动量守恒定律的实验证明。

总结：动量守恒定律是物理学中非常重要的定律之一，通过弹性碰撞、非弹性碰撞和爆炸等实验证明了动量守恒定律的有效性和可靠性。

实验结果表明，无论是弹性碰撞还是非弹性碰撞，总的动量保持不变，只有部分能量转化或损失。

物理【实验】验证动量守恒定律

物理【实验】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′，找出碰撞前的动量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．实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等．方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．3．实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示)(1)测质量：用天平测出滑块质量．(2)安装：正确安装好气垫导轨．(3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)．(4)验证：一维碰撞中的动量守恒．方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图所示)(1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度．(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验．(6)验证：一维碰撞中的动量守恒．方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图所示)(1)测质量：用天平测出两小车的质量．(2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．(3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动．(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝Δx/Δt 算出速度．(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验．(6)验证：一维碰撞中的动量守恒．方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示)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。

动量守恒的实验验证

动量守恒的实验验证动量守恒是物理学中的重要定律之一，它表明在一个系统内，当没有外力作用时，系统的总动量将保持不变。

本文将介绍几种实验验证动量守恒的方法。

一、小球碰撞实验1.实验目的通过观察小球碰撞过程，验证动量守恒定律。

2.实验材料两个相同质量的小球、平滑水平面3.实验步骤- 将两个小球置于水平面上，使它们保持静止。

- 以一定的速度使一个小球向另一个小球运动。

- 观察碰撞过程中两个小球的运动状态。

4.实验结果分析如果两个小球碰撞之后静止，或者以相同的速度相背而去，那么可以得出结论：系统的总动量在碰撞过程中守恒。

二、火箭发射实验1.实验目的通过火箭发射实验，验证动量守恒定律。

2.实验材料小型火箭模型、发射器、计时器3.实验步骤- 在室外安全的地方进行实验。

- 将火箭模型放入发射器中。

- 点燃火箭模型的发动机。

- 使用计时器记录火箭从发射器射出到完全停止的时间。

4.实验结果分析在火箭发射过程中，如果火箭以一定的速度射出，并且在空中逐渐减速直至停止，那么可以得出结论：火箭前后的动量改变之和等于零，验证了动量守恒定律。

三、弹簧振子实验1.实验目的通过观察弹簧振子的运动过程，验证动量守恒定律。

2.实验材料弹簧振子装置、标尺、计时器3.实验步骤- 将标尺固定在垂直方向上，用于测量振子的位移。

- 将弹簧振子拉到一定距离，释放后观察其振动过程。

- 使用计时器记录振子从一个极端位置振动到另一个极端位置的时间。

4.实验结果分析弹簧振子在振动过程中，如果振幅和周期保持一致，可以得出结论：振子在每个极端位置的动量改变之和等于零，并验证了动量守恒定律。

综上所述，通过小球碰撞实验、火箭发射实验和弹簧振子实验，我们可以验证动量守恒定律的有效性。

这些实验结果证明了在没有外力作用时，系统的总动量将保持不变的原理。

对于我们理解物体运动和相互作用具有重要意义，并在工程设计和科学研究中发挥着重要作用。

1.4 实验：验证动量守恒定律--孙磊

(5)改变滑块质量，重复步骤(4)。 (6)整理实验仪器，数据处理块碰撞时的动量守恒
4.误差分析
(1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。
(2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。
(3)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。
5. 先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一位置处静止滚下，重复 10 次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点。
m1
O
P
只有入射小球从固定点下落时的情况
6. 把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球从同一位置静止滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，同理求出入射小球落点的平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置N。
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
1.实验装置：
建立情境的器材：斜槽、铅锤、两个半径相
同而质量不同的小球
采集信息的器材：白纸、复写纸、圆规测量数据的器材：天平、刻度尺
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
2.实验原理
将钢球从斜槽上某一位置由静止释放，记录下该位置。离开后小球做平抛运动，落点
m1 m2
7. 用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入 m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。
O MP
N
碰撞前后的动态过程
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
4.注意事项：
1.斜槽末端要切线要水平；
2.每次小球下滑要从同一位置处由静止释放；
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
3.实验步骤：

验证动量守恒定律笔记

验证动量守恒定律笔记
验证动量守恒定律的实验可以通过以下步骤进行：
实验目的：验证碰撞中的动量守恒。

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 ＝ m 1 v 1＋ m 2 v 2 及碰撞后的动量 p ′＝ m 1 v 1′＋ m 2 v 2′，看碰撞前后动量是否相等。

实验器材：可以选择以下几种方案：
利用气垫导轨完成一维碰撞实验。

需要气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。

在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验。

需要光滑长木板、打点计时器、纸带、小车 (两个)、天平、撞针、橡皮泥。

利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验。

需要斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。

实验步骤：具体步骤会根据所选的实验器材方案有所不同。

一般包括测量质量、安装设备、进行实验、测量速度、改变条件、重复实验、验证一维碰撞中的动量守恒。

实验：验证动量守恒定律

图中 O 点是水平槽末端 R 在记录纸上垂直投影点 . B 球落点痕迹如图 ( 乙 ) 所示，其中米尺水平放置，且平行于 G 、 R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐.
图6-5-1
(1)碰撞后B球的水平射程应取为 64.7 cm. (2)在以下选项中，哪些不是本次实验必须进行的测量?答 CE (填选项号). A. 水平槽上未放 B 球时，测量 A 球落点位置到 O 点的距离； B.A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离； C.测量A球与B球的直径； D.测量A球和B球的质量(或两球质量之比)； E.测量G点相对于水平槽面的高度.
图6-5-2 实验步骤如下：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O. 第一步，不放小球2让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上.重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置.
第二步，把小球 2 放在斜槽前端边缘处的 C点，让小球 1从 A点由静止滚下，使它们碰撞.重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置. 第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离 O 点的距离，即线段OM、OP、ON的长度.
考点验证碰撞中动量守恒解析(1)A球与B球碰后都做平抛运动，高
碰撞的恢复系数的定义为
v2 v1 e | v20 v10 | ，其中 v 10 和 v 20 分别是碰撞前两
物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e=1，非弹性碰撞的e<1.某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图6-5-2所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为 1，实验中使用半径相等的钢质小球 1 和 2( 它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞)，且小球1的质量大于小球2的质量.

1.6实验：验证动量守恒定律

统的总动量__________kg·m/s(保留三位有效数字)． (3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是:
例：气垫导轨是常用的一种实验仪器。如
图所示，我们可以用带竖直挡板C 和D 的
气垫导轨以及滑块 A 和B 来验证动量守
恒定律，实验装置如图所示(弹簧的长度
忽略不计)，采用的实验步骤如下：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹
射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节
打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动
时，纸带始终在水平方向；
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间； ⑥先__________，然后__________，让
• 8.将各测量值代入p=m1 OP， p′=m1 OM +m2 ON ，看碰前、碰后系统总动量是否相等,得出结论.
小球碰撞前后三个落点的位置
某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、
B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中PQ
是斜槽，QR为水平槽，O点是水平槽的末
端R在记录纸上的竖直投影点.实验时先使A
号、③号位置.其中米尺水平放置，且平行于G、R、O
所在的平面，米尺的零点与O点对齐.则
• (1)以上记录的①号、 ②号、③号位置分别在、、 .(选填“甲”、 “乙”、“丙”)
(2)若球在甲、乙、丙处落地痕迹如图 (甲)、 (乙)、(丙)所示，则未碰撞的A球落下水平射程应为 45.6 cm, 发生碰撞的A、B球水平射程应分别为 17.2cm、 cm. 64.7cm
• 2.将斜槽固定在桌边，使斜槽末端切线水平，

实验：验证动量守恒定律(高中物理教学课件)

角（α、β），若满足：
m1v1 m1v1'm2v2 '
m1 2gL（1 cos） m1 2gL（1 cos） m2 2gL（1 cos ）
m1
（1
cos）
m1
（1
cos
）
m2
（1
cos
）
则动量守恒。
典型例题
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
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时27分12秒
OP OM ON
测量OP，OM，ON距离，若满足量守恒。
m1 t m1 即：m1OP
t m2 t m1OM m2 ON
，则动
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：
m1
OP t
m1
OM t
m2
O' N t
，即：m1
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
方案一.气垫导轨
测质量：天平测速度：d/Δt
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。
m1
m2
若满足： m1
d t1
m2
d t2
m1
d t1 '

新鲁科版物理选修3-5 实验：验证动量守恒定律

实验：验证动量守恒定律1．实验目的(1)实验目的：验证两滑块在相互作用过程中动量守恒。

(2)能力目标：能利用气垫导轨和数字计时器测定两滑块分开后的速度；会处理实验得出的数据。

2．实验原理(1)气垫导轨由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成(如图甲所示)，导轨空腔中压缩的空气不断从两个工作面的小孔中喷出(如图乙所示)，使滑块稳定地漂浮在导轨上，大大减小了滑块受到的摩擦力。

甲乙(2)滑块速度的测定：气垫导轨和光电计时器的配合使用可以测量滑块运动的速度。

通过光电计时器记录挡光条通过光电门的时间间隔，然后根据公式v ＝s t 可求得气垫导轨上滑块运动的速度。

当滑块从光电门旁经过时，安装在其上方的挡光条穿过光电门，从发射器射出的红外光被挡光条遮住而无法照到接收器上，此时接收器产生一个脉冲信号。

在滑块经过光电门旁的整个过程中，接收器共产生两个脉冲信号，计数器将测出这两个脉冲信号之间的时间间隔Δt 。

如果预先确定了挡光条的宽度Δl ，则可求得滑块经过光电门时的速度v ＝Δl Δt。

(3)由于两滑块受到的摩擦力很小，可以忽略不计，系统所受合外力为零，总动量守恒。

测出两滑块弹开后的速率v 1和v 2，进而算出它们的动量p 1＝m 1v 1和p 2＝－m 2v 2，其总动量p 后＝m 1v 1－m 2v 2，然后与两滑块弹开前的总动量p 前相比较。

只要在一定实验误差范围内相等，就验证了动量守恒定律。

3．实验器材气垫导轨装置一套、数字计时器、质量不同的滑块几个、弹簧片、细线等。

4．实验步骤(1)安装实验装置，并调节气垫导轨至水平。

(2)在两个质量相等的滑块上装上相同的挡光条，并放在气垫导轨的中部。

(3)将两滑块靠在一起，压缩弹簧片，并用细线把它们拴住，处于静止状态，如图所示。

(4)烧断细线，两滑块被弹开向相反方向做匀速运动。

(5)测出挡光条通过光电门的时间，算出滑块的速度，进而算出两滑块的总动量。

(6)比较两滑块在被弹开前后的总动量是否相等。

力学实验验证动量守恒定律

力学实验验证动量守恒定律动量守恒定律是力学领域中的重要定律之一，它描述了一个封闭系统中的总动量是恒定不变的。

我们可以通过一系列的力学实验来验证这个定律。

实验一：弹球撞击在这个实验中，我们可以选择一个平滑的水平面和两个大小相同的弹性球。

首先，我们以一定速度将一个弹性球A沿水平面运动，并保持另一个球B静止。

当球A撞击到球B时，我们可以观察到球A会停下来，并且球B会开始以相同的速度进行运动。

根据动量守恒定律，如果我们将弹性球A和弹性球B视为一个封闭系统，那么撞击前后总动量应该保持恒定。

在这个实验中，球A的动量在撞击前是$m_av_a$，撞击后是$m_av_a$，而球B的动量在撞击前是0，在撞击后是$m_bv_b$。

因此，根据动量守恒定律的数学表达式，我们有$m_av_a + 0 = m_av_a + m_bv_b$。

由于球A和球B的质量和速度在实验中是一定的，根据实验结果，我们可以验证动量守恒定律的成立。

实验二：火箭发射在这个实验中，我们可以使用一个小型的水箭模型。

首先，我们在水箭上装满压缩空气。

当我们打开气阀时，空气会从箭头处射出，并且由反冲作用产生推动力。

我们可以观察到，当箭头喷出气体的速度越快，箭身向相反方向运动的速度越大。

根据动量守恒定律，当气体从箭头射出时，箭头和箭身构成了一个封闭系统。

在这个实验中，箭身的质量和速度在反冲作用前是0，在反冲作用后是$m_cv_c$；而箭头射出气体的质量在反冲作用前是$m_d$，在反冲作用后是0。

根据动量守恒定律的数学表达式，我们有$0 +m_dv_d = 0 + m_cv_c$。

通过观察箭身和箭头运动的速度，并知道箭身质量与箭头射出气体质量的比例，我们可以验证动量守恒定律的有效性。

实验三：碰撞车碰撞车实验是一种经典的力学实验，可以直观地演示动量守恒定律。

在这个实验中，我们可以使用两个金属车轮，每个车轮上都有一个金属球。

当一个金属球以一定的速度撞向另一个金属球时，我们可以观察到两个金属球会反弹，并且各自以相同的速度向相反方向运动。

实验验证动量守恒定律

最后调左右; ④、小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的
圆把所有的小球落点都圈在里面,该小圆的圆心即为小球的平均落点。
⑤、入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的
大小关系是 mA > mB 。
【实验原理】
如图所示为验证碰撞中的动量守恒的实验装置.设入射
球质量m1，靶球质量m2，碰撞前m1的速度v1，m2静止，碰撞后m1的速度v1′，m2的速度v2′
量守恒定律”的结论为（用装置中的的字母表示）
_m__1_o_p____m__1_O_M____ m2 o, N
入射小球
ma OB= ma OA+ mb OC
因此，不需要
入射小球
测小球的直径
被碰小球
被碰小球
乙
m1OP=m1OM+m2(ON-
重锤线
2r）
因此，需要测小球的直径
O O’
M
P
最后调左右;
④、小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面,该小圆的圆心即为小球的平均落点。
⑤、入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是 mA > mB 。
训练
1、在做碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物理量有C D A、入射小球和被碰小球的质量 B、入射小球和被碰小球的直径 C、斜槽轨道的末端距地面的高度 D、入射球滚下到抛出时的高度差 E、入射球末碰撞时飞出的水平距离 F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离
⑹如果两球相碰中有较大的动能损失，即不是弹性碰撞，那么以上验证式还成立吗？为什么？
成立，动量守恒
答案
⑵ ma> mb，保证碰后两球都向前方运动； (3) 不同时落地，无影响，平抛的飞行时间相同；

1.4实验：验证动量守恒定律—【新教材】人教版高中物理选择性必修第一册课件

选择性必修第一册
第一章动量动量守恒定律 1.4 实验：验证动量守恒定律
【学习目标】 1.知道验证动量守恒定律的实验方法有哪些. 2.知道验证过程中需要测量的物理量及其测量方法. 3.知道验证动量守恒定律实验的注意事项．
【知识梳理】
可以利用凹槽或气垫导轨限定运动在同一直线上进行，如课本“参考案例1、2的实验装置”．（4）滑块速度的测量方法
（1）测质量量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰撞前总动量与系统碰撞后总动量相比，将________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)．
在利用气垫导轨验证动量守恒时，用到的测量工具有( ) 【实验方案四】利用圆周运动完成一维碰撞实验
【实验方案一】利用气垫导轨完成一维碰撞实验
（2）安装器材知道验证动量守恒定律的实验方法有哪些.
光电计时器的挡光时间为Δt，则滑块通过该处的速度v ＝ d ． (如图） t
3．速度的测量．（2）若将一小球用长L的细线悬挂起来，并拉起一个与竖直方向成θ的夹角，无初速释放后，小球到达最低处的速度v ＝．
2gL1 cos
（3）打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位移，若所打各点均匀分布，可以判断物体做匀速直线运动，若知道打点计时器的频率和纸带上各相邻点间的距离，便可求出物体运动的速度v
B．由静止释放小球，以便较准确计算小球碰前速度
将实验中测得的物理量填入如下表格．(m1＝________；
（3）实验操作 C．两小球必须都是弹性球，且质量相同
（4）滑块速度的测量方法
例1. 在利用气垫导轨验证动量守恒时，用到的测量工具有( )
A．停表、天平、刻度尺答案：C 在一维碰撞中,测出物体的质量m1、m2和碰撞前后物体的速率v、v',找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p'=m1v1'+m2v2',看碰撞前后动量是否守恒。

动量守恒定律的实验验证

动量守恒定律的实验验证动量守恒定律是物理学中的一个基本定律，它描述了相互作用系统中的动量的守恒。

通过进行实验验证可以进一步确认这一定律的准确性和适用范围。

本文将就动量守恒定律的实验验证进行探讨。

实验一：碰撞实验在物理实验中，碰撞实验是验证动量守恒定律的常见方法之一。

我们可以通过利用弹性碰撞和完全非弹性碰撞这两种不同类型的碰撞来进行验证。

在弹性碰撞实验中，我们可以设定两个物体的初速度和质量，并观察它们碰撞后的速度变化。

根据动量守恒定律，碰撞前后系统的总动量应该保持不变。

我们可以使用动量守恒定律的数学表达式来计算和比较碰撞前后的动量总和。

在非弹性碰撞实验中，我们可以使用两个粘在一起的物体作为实验样本，使其发生碰撞后，观察它们的速度变化情况。

同样地，根据动量守恒定律，碰撞前后系统的总动量应该保持不变。

通过实验数据的比对，可以验证动量守恒定律的准确性。

实验二：炮弹射击实验炮弹射击实验是另一种验证动量守恒定律的方法。

通过设计一个简单的弹射装置，可以实现炮弹的射击，并观察射击前后系统的动量变化。

在这个实验中，我们可以先测量炮弹的质量，并设定初始速度和角度。

通过追踪炮弹的飞行轨迹和测量射击后的速度和角度，我们可以计算和比较射击前后系统的总动量。

实验三：橡皮球反弹实验橡皮球反弹实验是验证动量守恒定律的另一个常见方法。

在这个实验中，我们可以将橡皮球从一定高度自由下落，并观察当橡皮球碰撞地面后的反弹高度。

根据动量守恒定律，橡皮球下落前的动能应该转化为反弹后的动能，而动量守恒定律则可以用来计算这一转化过程中的动量变化。

通过测量橡皮球的下落高度和反弹高度，我们可以验证动量守恒定律在这个实验中的适用性。

通过以上实验的验证，我们可以得出结论：动量守恒定律在碰撞实验、炮弹射击实验和橡皮球反弹实验中都得到了验证。

这证明了动量守恒定律在不同实验条件下的有效性和准确性。

总结：通过碰撞实验、炮弹射击实验和橡皮球反弹实验的验证，我们可以得出结论：动量守恒定律适用于不同类型的相互作用系统中，无论是弹性碰撞还是非弹性碰撞。