2020年5月教科版理综物理名师指点复习精品：选修3-5 第六章 实验七 验证动量守恒定律

实验七验证动量守恒定律

一、实验原理与操作

原理装置图操作要领

碰撞前：p＝m1v1＋m2v2

碰撞后：p′＝m1v1′＋m2v2′

(1)测质量：用天平测出两球的质量

(2)安装：斜槽末端切线必须沿水平方向

(3)起点：入射小球每次都必须从斜槽同

一高度由静止释放

(4)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。

(5)测距离：用小球平抛的水平位移替代

速度，用刻度尺量出O到所找圆心的距

离。

1

图1

1.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。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1所示。

2.验证：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。,注意事项

(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。

(2)选质量较大的小球作为入射小球，即m入＞m被碰。

(3)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。

2

误差分析

(1)主要来源于质量m1、m2的测量。

(2)小球落点的确定。

(3)小球水平位移的测量。

热点一教材原型实验

命题角度实验原理及操作步骤

【例1】如图2，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，但是，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h

3

B.小球抛出点距地面的高度H

C.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，先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，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静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，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、m2

B.测量小球m1开始释放高度h

C.测量抛出点距地面的高度H

D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

E.测量平抛射程OM、ON

(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]。

解析(1)小球离开轨道后做平抛运动，由H＝1

2

gt2知t＝

2H

g，即小球的下落

4

5

时间一定，则初速度v ＝x t

可用平抛运动的水平射程来表示，选项C 正确。

(2)本实验要验证的是m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OP ，因此要测量两个小球的质量

m 1和m 2以及它们的水平射程OM 和ON ，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，没有必要测量小球m 1开始释放的高度h 和抛出点距地面的高度H 。故应完成的步骤是ADE 。

(3)若动量守恒，应有m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 0(v 0是m 1单独下落离开轨道时的速度，

v 1、v 2是两球碰后m 1、m 2离开轨道时的速度)，又v ＝x t ，则有m 1·OM t ＋m 2·

ON

t ＝m 1·

OP t

，即m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OP 。

答案 (1)C (2)ADE (3)m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OP

命题角度 数据处理及分析

【例2】 某同学用如图3所示装置通过半径相同的A 、B 两球的碰撞来“探究碰撞过程中的不变量”，图中PQ 是斜槽，QR 为水平槽，实验时先使A 球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，

留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A 球仍从位置G 由静止开始滚下，和B 球碰撞后，A 、B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中O 点是水平槽末端R 在记录纸上的垂直投影点。