探究实验：碰撞实验器法验证动量守恒定律

碰撞实验器法验证动量守恒定律
【目的和要求】
通过两球作对心碰撞后做平抛运动来验证动量守恒定律，理解利用“等效”观念简化实验测定的设计思想。

【仪器和器材】
钢质入射球（质量约45－50克），电木制靶球（质量约7－8克、半径与入射球相同）、天平（托盘天平或学生天平），碰撞实验器（J2135型），木板，白纸，复写纸，直尺。

【实验方法】
1．把碰撞实验器装在桌边，如图2．32。

把入射球放在导轨的下段，微转导轨，使入射球在其上面能静止，然后紧固水平调节螺钉。

把一块木板放在导轨前方地面上，在其上面铺好白纸并用图钉钉住。

2．放倒支球柱，让入射球从定位板处由静止开始滚下，观察球在纸面上的落点位置。

然后在该处铺上复写纸，重新让入射球做平抛运动五次以上，每次都应从定位板处放开入射球。

在各落球点附近画一圆，使所有落点都恰好围在此圆中，以此圆的圆心作为入射球的平均落点1S1和m1S′1＋m2S′2，看在实验误差范围内是否相等。

利用本实验装置，也可以验证在完全非弹性正碰撞中动量守恒。

只需在靶球上靠碰撞点一侧贴厚约2－3毫米的橡皮泥即可。

实验操作及注意事项与上面完全相同。

要特别注意调节支球柱的位置，否则可能会因斜碰而造成两球碰后分离。

设两球碰后水平距离为S′，则S′应从图3．32中OO′的中点计起（为什么）2．利用本实验装置，还可以研究动量守恒的条件，即系统受的合外力不为零时，系统的动量不守恒。

实验时，用橡皮泥把靶球粘在支球柱上，然后按上述实验方法进行实验。

结果将会发现，m1S1＞m1S′1＋m2S′2，这是由于橡皮泥粘力的冲量所减少的系统的动量已不能忽略不计，动量守恒的条件不满足的结果。

【注意事项】
1．正确调节好支球柱的位置，使碰撞后的平均落点在O、、N向过O、′和N′，则把OM′作为S′1，O′N′作为S′2，也可以比较好地验证定律。

这是因为从理论上可知，在OP方向上动量应该守恒。

2．实验过程中，不能移动木板，否则实验只能从头开始重新做。

3．入射球的初始高度不可过低，否则飞出的水平距离过小，会增大测量误差。

【思考题】
1．本实验中，如果用质量小的电木球作入射球，钢球作靶球可不可以请实践一下，并分析现象产生的原因。

如果入射球和靶球都用相同质量的钢球可不可以请实践一下。

2．如果实验时，支球柱轴线到导轨端面的距离大于或小于两球半径之和，会发生什么现象对本实验结果有什么影响3．若支球柱偏高或偏低，会出现怎样的现象对实验结果有什么影响。