《实验：验证动量守恒定律》 知识清单

《实验：验证动量守恒定律》知识清单
一、实验目的
验证在碰撞过程中，系统的动量是否守恒。

二、实验原理
1、动量守恒定律：如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变。

即：m1v1 ＋ m2v2 ＝ m1v1' ＋m2v2' （其中 m1、m2 分别为两物体的质量，v1、v2 为碰撞前两物体的速度，v1'、v2' 为碰撞后两物体的速度）
2、本次实验通过研究两个物体在碰撞前后的速度变化，来验证动量是否守恒。

三、实验器材
1、气垫导轨
2、光电门
3、滑块（两个，质量不同）
4、数字计时器
5、天平
6、细绳、弹性绳等
四、实验步骤
1、用天平测量两个滑块的质量 m1 和 m2，并记录。

2、将气垫导轨调至水平。

可以通过轻推滑块，观察其在导轨上的运动情况来判断是否水平。

若滑块能在导轨上近似匀速运动，则可认为导轨已调平。

3、安装光电门，并与数字计时器连接好。

4、给一个滑块安装遮光片，使遮光片能顺利通过光电门。

5、让滑块 1 以某一速度在气垫导轨上运动，通过光电门 1 时，记录其通过的时间 t1，从而计算出其速度 v1。

6、让滑块 2 静止在导轨上，滑块 1 与滑块 2 发生碰撞。

碰撞后，两滑块分别通过光电门 2 和光电门 3，记录通过的时间 t2 和 t3，计算出碰撞后的速度 v1' 和 v2' 。

7、改变滑块的初始速度，重复上述实验多次，以减小实验误差。

8、记录每次实验的数据，并进行分析。

五、数据处理
1、计算每次实验碰撞前后系统的总动量。

碰撞前总动量：P ＝ m1v1
碰撞后总动量：P' ＝ m1v1' ＋ m2v2'
2、比较碰撞前后系统的总动量，如果在误差允许范围内相等，则
验证了动量守恒定律。

3、可以通过绘制图表，直观地展示数据的变化趋势，分析实验结果。

六、注意事项
1、气垫导轨要调至水平，以减少摩擦力对实验的影响。

2、遮光片的宽度要适当，过宽或过窄都会影响测量的准确性。

3、碰撞要保证是一维的，即两滑块的运动方向在同一直线上。

4、多次测量取平均值，以减小偶然误差。

5、实验前要检查光电门和数字计时器是否正常工作。

七、误差分析
1、气垫导轨未完全水平，导致摩擦力存在，使速度测量产生误差。

2、光电门测量时间存在误差，可能是由于遮光片通过光电门的位
置不准确，或者光电门本身的精度有限。

3、滑块碰撞时不是完全的弹性碰撞，存在能量损失，导致动量不
严格守恒。

4、测量滑块质量和遮光片宽度时存在读数误差。

八、拓展与应用
1、动量守恒定律在日常生活和工程技术中有广泛的应用，例如火
箭发射、汽车碰撞安全设计等。

2、通过这个实验，可以进一步理解动量的概念和守恒的条件，为
学习更复杂的物理问题打下基础。

3、可以尝试改变实验条件，如使用不同材质的滑块、在不同的环
境中进行实验，探究外界因素对动量守恒的影响。

总之，通过这个实验，我们可以直观地验证动量守恒定律，加深对
物理规律的理解，并培养实验操作和数据处理的能力。

在实验过程中，要认真操作，仔细观察，严格记录数据，以确保实验结果的准确性和
可靠性。

同时，要善于分析误差来源，不断改进实验方法，提高实验
技能。

希望同学们在实验中能够有所收获，感受到物理实验的乐趣和
魅力。