实验,验证动量守恒定律
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16 验证动量守恒定律
实验十六验证动量守恒定律一、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．二、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．方法四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．三、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(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)碰撞前后的速度．(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(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(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．图2(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．方法四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(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．图1(2)按照图1所示安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．(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2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m 1OP ＝m 1OM ＋m 2ON ，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：在实验误差范围内，碰撞系统的动量守恒．四、注意事项1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平．(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，用等长悬线悬挂后两小球刚好接触，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)若利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即：m 1>m 2，防止碰后m 1被反弹．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．考点一利用气垫导轨验证动量守恒定律典例剖析例1某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装置如图3甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．图3(1)下面是实验的主要步骤：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和弹射架并固定在滑块1的左端，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，已知碰后两滑块一起运动；⑥先____________，然后__________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图乙所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.试着完善实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为____ kg·m/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为______ kg·m/s(保留三位有效数字)(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________.考点二利用平抛运动验证动量守恒定律典例剖析例2 (2011·北京理综·21(2))如图4，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4①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m 1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m 2静置于轨道的水平部分，再将入射球m 1从斜轨上S 位置静止释放，与小球m 2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m 1、m 2B ．测量小球m 1开始释放的高度hC ．测量抛出点距地面的高度HD ．分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、NE ．测量平抛射程OM 、ON③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，那么还应满足的表达式为__________(用②中测量的量表示)．④经测定，m 1＝45.0 g ，m 2＝7.5 g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如图5所示．碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1′，则p 1∶p 1′＝________∶11；若碰撞结束时m 2的动量为p 2′，则p 1′∶p 2′＝11∶________.图5实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′为________． ⑤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，可以使被碰小球做图6图7平抛运动的射程增大，请你用④中已知的数据，分析和计算出被碰小球m 2平抛运动射程ON 的最大值为________cm.1. 在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a 的质量为m 1，被碰球b 的质量为m 2，小球的半径为r ，各小球的落地点如图6所示，下列关于这个实验的说法正确的是 ( )A ．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球B ．让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下C ．要验证的表达式是m 1ON ＝m 1OM ＋m 2OPD ．要验证的表达式是m 1OP ＝m 1OM ＋m 2ONE ．要验证的表达式是m 1(OP －2r )＝m 1(OM －2r )＋m 2ON2. 某同学用如图7所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于O 点，使小球1的球心到悬点O 的距离为L ，被碰小球2放在光滑的水平桌面上．将小球1从右方的A 点(OA 与竖直方向的夹角为α)由静止释放，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球1继续向左运动到C 位置，小球2落到水平地面上到桌面边缘水平 距离为x 的D 点．(1)实验中已经测得上述物理量中的α、L 、x ，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有____________________________________________________________．(2)请用测得的物理量结合已知物理量来表示碰撞前后小球1、小球2的动量：p 1＝__________；p 1′＝__________；p 2＝________；p 2′＝________.3．为了验证碰撞中的动量守恒，实验宜在气垫导轨上进行，这样可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动．使实验的可靠性及准确度得以提高．在某次实验中，A 、B 两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相机每隔0.4秒的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，如图8所示，已知A 、B 之间的质量关系是m B ＝1.5m A ，拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后．A 原来处于静止状态，设A 、B 滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10 cm 至105 cm 这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出：图8图9(1)A 、B 两滑块碰撞前后的速度各为多少？(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后动量是否守恒．4.气垫导轨(如图9)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力．为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a 的滑块，每个滑 块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b .气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动．图10为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以相同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度x 1、x 2和x 3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为________、________，两滑块的总动量大小为________；碰撞后两滑块的总动量大小为________．重 复上述实验，多做几次．若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．图105．气垫导轨上有A 、B 两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图11甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz ，由图可知：图11(1)A 、B 离开弹簧后，应该做________运动，已知滑块A 、B 的质量分别为200 g 、300 g ，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是 ____________________________________________．(2)若不计此失误，分开后，A 的动量大小为____kg·m/s ，B 的动量的大小为________kg·m/s.本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是__________________________________________．答案课堂探究例1 (1)接通打点计时器的电源 放开滑块1 (2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦例2 ①C ②ADE 或DEA 或DAE③m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OPm 1·OM 2＋m 2·ON 2＝m 1·OP 2④14 2.9 1(1～1.01均可) ⑤76.8随堂训练1．D2．(1)小球1的质量m 1，小球2的质量m 2，桌面高度h ，OC 与竖直方向的的夹角 β(2)m 12gL (1－cos α)m 12gL (1－cos β) 0 m 2xg 2h 3．见解析解析 (1)由题意可知，碰前：v A ＝0碰后：⎩⎨⎧ v A ′＝Δx A ′Δt ＝0.30.4 m/s ＝0.75 m/s v B ′＝Δx B′Δt ＝0.20.4 m/s ＝0.5 m/s从发生碰撞到第二次拍摄照片，A 运动的时间是t 1＝Δx A ″v A ′＝0.150.75s ＝0.2 s 由此可知，从拍摄第一张照片到发生碰撞的时间是t 2＝(0.4－0.2) s ＝0.2 s则碰前物体B 的速度为v B ＝Δx B ″Δt 2＝0.20.2m/s ＝1 m/s (2)碰撞前的动量：p ＝m A v A ＋m B v B ＝1.5m A碰撞后的动量：p ′＝m A v A ′＋m B v B ′＝0.75m A ＋0.75m A ＝1.5m A ，可见p ＝p ′，所以两滑块碰撞前后动量守恒．4．0.2abx 1 0.2abx 3 0.2ab (x 1－x 3)0．4abx 25．(1)匀速直线 A 、B 两滑块的第一个间隔(2)0.018 0.018 A 、B 两滑块作用前后总动量不变，均为0。
实验验证动量守恒定律
碰撞中的动量守恒1．实验目的、原理(1)实验目的运用平抛运动的知识分析、研究碰撞过程中相互作用的物体系动量守恒(2)实验原理(a)因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，若用飞行时间作时间单位，小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离．(b)设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2，则入射球碰撞前动量为(被碰球静止)p1=m1v1①设碰撞后m1，m2的速度分别为v’1、v’2，则碰撞后系统总动量为p2=m l V’1+m2v’2②只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入①、②两式就可研究动量守恒．2．买验器材斜槽，两个大小相同而质量不等的小钢球，天平，刻度尺，重锤线，白纸，复写纸，三角板，圆规．3．实验步骤及安装调试(1)用天平测出两个小球的质量m l、m2．(2)按图5—29所示安装、调节好实验装置，使斜槽末端切线水平，将被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜槽末端，调节支柱，使两小球相碰时处于同一水平高度，且在碰撞瞬间入射球与被碰球的球心连线与斜槽末端的切线平行，以确保正碰后两小球均作平抛运动．(3)在水平地面上依次铺放白纸和复写纸．(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰撞前的位置，如图5—30所示．(5)移去被碰球m2，让入射球从斜槽上同一高度滚下，重复10次左右，用圆规画尽可能小的圆将所有的小球落点圈在里面，其圆心即为人射球不发生碰撞情况下的落点的平均位置P，如图5—31所示．(6)将被碰小球放在小支柱上，让入射球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次左右，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．(7)过O、N作一直线，取O0’=2r(r为小球的半径，可用刻度尺和三角板测量小球直径计算厂)，则O’即为被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度．则系统碰撞前的动量可表示为p1=m1·OP，系统碰撞后的总动量可表示为p2=m1·OM+m2·O'N若在误差允许范围内p1与p2相等，则说明碰撞中动量守恒.(9)整理实验器材，放回原处．4.注意事项(1)斜槽末端切线必须水平．说明：调整斜槽时可借助水准仪判定斜槽末端是否水平．(2)仔细调节小立柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度，且要求两球球心连线与斜槽末端的切线平行。
16 实验：验证动量守恒定律
S=2m
4.平直的轨道上有一节车厢，车厢以 12m/s的速度 做匀速直线运动，某时刻与一质量为其一半的静 止的平板车挂接时，车厢顶边缘上一个小钢球向 前滚出，如图所示，平板车与车厢顶高度差为 1.8m ，设平板车足够长，求钢球落在平板车上何 处？（g取10m/s2）
v0
2.4m
作业
一质量为m、两端有挡板的小车静止在光滑水平面上， 两挡板间距离为1.1m，在小车正中放一质量为m、 长度为0.1m的物块，物块与小车间动摩擦因数 μ =0.15。如图示。现给物块一个水平向右的瞬时 冲量，使物块获得v0 =6m/s的水平初速度。物块 与挡板碰撞时间极短且无能量损失。求： ⑴小车获得的最终速度； ⑵物块相对小车滑行的路程； ⑶物块与两挡板最多碰撞了多少次； ⑷物块最终停在小车上的位置。
【误差分析】
本处主要探讨因操作不规范等引起的偶然误差。 1．斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动 而造成误差； 2．若两球不能正碰，则误差较大； 3．O、P、M、N各点定位不准确带来了误差；
1
当堂训练
4 4
AC
2..如右图所示，利用在“碰撞验证动量守恒”的实验中，
让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在支
(3)实验中必须测量的量是（ＡＢＦＧ）
Ａ.小球的质量m1和m2B.小球半径R1和R2 C.桌面离地的高度Ｈ D.小球起始高度 Ｅ.从两球相碰撞到两球落地的时间\ Ｆ.小球m1单独滚下的水平距离\ Ｇ.两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离\ (4)两球作弹性碰撞时，只要存在 就可验证 动量守恒定律． m1OP=m1OM+m2O′N
3．在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写
纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了小球落 地的痕迹．
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。
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。
第5节 实验：验证动量守恒定律
（4）放球找点：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1
0次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心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
（同步骤（4）中的高度）自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤（4）
三、注意事项
1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
2.案例提醒
水平
（1）若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨______。
（2）若利用平抛运动规律进行验证：
①斜槽末端的切线必须水平；
同一高度
②入射小球每次都必须从斜槽__________由静止释放；
大
③选质量较____的小球作为入射小球；
1
1 02
2
1
2
联立解得 1
2
1
2
2 −1
，代入数据可得 1
21
2
= 1 12 + 2 22
=
= 0.34。
【视角2】 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
例2 用如图甲所示装置研究两个半径相同的小球在轨道水平部分
碰撞前后的动量关系。
AC
（1）关于本实验，下列说法中正确的是_____。
是否为弹性碰撞。完成下列填空：
（1）调节导轨水平；
（2）测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反，
0.304
应选取质量为______kg的滑块作为；
[解析] 用质量较小的滑块碰撞质量较大的滑块，碰后运动方向相反，故选质量为
0.304 kg的滑块作为A。
实验：验证动量守恒定律ppt课件
；
(2)第一次实验数据不理想，你认为下列哪些同学的说法有道理 ；
A．小刘认为：把水平轨道左侧略微垫高一点，使得滑块在水平轨道上做匀
速直线运动
B．小李认为：测量位移时，A、B滑块都应该读右侧面所对的位置坐标
C．小王认为：读A、B滑块左侧面所对的位置坐标
D．小张认为：读滑块A右侧面的位置坐标，读滑块B左侧面的位置坐标
端必须水平、每次必须从同一个高度静止释放小球、为使小球碰后不反弹，
则实验中两个小球的质量应满足m₁ > m₂，轨道光滑与否对实验无影响。
故选ABC。
课堂反馈
（3）[1]碰前的动量为1 = 1 1 = 1
碰后的动量之和为2 = 1 ′1 + 2 ′2 =
1
+
2
3、实验数据记录与处理
比较项
质量
时间
前
m1
θ1
4、实验结论
m1 1 cos m1 m2 1 cos
后
m2
β1
m1
θ2
m2
β2
结论:碰撞前两小球的
动量之和等于碰撞后两
小球的动量之和。
六、实验方案
方案四：用打点计时器验证动量守恒
1、实验器材
2、设计思路
（1）如何调节使该实验装置动量守恒？
见解。
一、驱动问题
向一边拉扯小球，
从静止释放小球和V形滑
片车。观察小车在小球
的反复敲击下能否持续
向一侧不断前进呢。如
果不能，能解释为什么
吗？我们可以怎么去验
证碰撞过程动量的守恒
量呢？
怎样操作，才会让小车持续向一侧运动下去呢？
物理实验技术中对动量守恒的验证方法
物理实验技术中对动量守恒的验证方法动量守恒定律是物理学中最基本的定律之一，它描述了在没有外力作用时物体的总动量保持不变。
在物理实验中，我们可以利用一些具体的方法去验证动量守恒定律的有效性。
下面将介绍一些常见的物理实验技术中对动量守恒的验证方法。
1. 弹性碰撞实验弹性碰撞是指两个物体相互碰撞后能够完全弹开的过程。
弹性碰撞实验可以验证动量守恒定律在弹性碰撞条件下的有效性。
实验中，我们可以利用两个小球进行碰撞，测量碰撞前后两个小球的质量和速度。
根据动量守恒定律，碰撞前后两个小球的总动量应该保持不变。
通过测量和计算，可以验证动量守恒定律在弹性碰撞中的适用性。
2. 不可压缩流体的流动实验不可压缩流体的流动实验是验证动量守恒定律在流体运动中的应用的一种常见方法。
在实验中，可以利用一个封闭的水管系统和一些流量计来测量水流的速度和质量。
根据动量守恒定律，当流体通过狭窄区域时，流速会增加，而流量会减小。
通过测量和计算水流在不同区域的速度和质量，可以验证动量守恒定律在不可压缩流体中的适用性。
3. 火箭发射实验火箭发射实验是验证动量守恒定律在火箭运动中的适用性的一种常见方法。
实验中，可以利用一个小型的火箭模型和一个压力计来测量推力和质量。
根据动量守恒定律，在没有外界作用力的情况下，火箭从喷射燃料气体的推力推动下逐渐加速。
通过测量和计算火箭的推力和质量，可以验证动量守恒定律在火箭运动中的有效性。
4. 引力实验引力实验是验证动量守恒定律在物体受到引力作用时的适用性的一种常见方法。
实验中，可以利用一个小球和一个吊线来模拟引力的作用。
根据动量守恒定律，在没有外力作用的情况下，小球在吊线上可以保持静止或做简谐振动，并且总动量应该保持不变。
通过测量和计算小球在不同位置的速度和质量，可以验证动量守恒定律在引力作用下的有效性。
综上所述，物理实验技术中有许多可以验证动量守恒定律的方法。
这些实验可以通过测量和计算物体在不同条件下的速度和质量，从而验证动量守恒定律的有效性。
动量守恒通过实验验证动量守恒定律
动量守恒通过实验验证动量守恒定律动量守恒是物理学中的一个基本定律，它指出在一个完全封闭系统中，当没有外力作用时，系统的总动量保持不变。
这个定律广泛应用于物理学、工程学和其他相关领域。
下面我们来看一些实验，证明动量守恒定律的有效性。
第一个实验是汽车碰撞实验。
假设有两辆质量相等的汽车，一个以20米/秒的速度向另一个静止的汽车撞击。
在撞击的瞬间，两辆汽车的动量总和为零。
根据动量守恒定律，撞击后两辆汽车的总动量仍然为零。
因此，当撞击发生时，被撞的汽车将会被推动，而撞击的汽车将停下来。
这个实验直观地证明了动量守恒定律的效果。
第二个实验是弹球撞击实验。
我们可以使用两个弹球进行这个实验，一个较大，一个较小。
当一个弹球以一定的速度撞击另一个弹球时，根据动量守恒定律，撞击前后的总动量应该是相等的。
表现在实验中，当较大的弹球撞击较小的弹球时，较大的弹球会反弹向后，而较小的弹球会向前移动。
虽然每个弹球的个体动量发生了变化，但总动量保持不变，验证了动量守恒定律。
除了物体之间的碰撞实验，我们还可以进行流体流动实验来证明动量守恒定律。
例如，在水管中有一个突然收缩的区域，水流通过该区域时，水流速度会增加，但密度减小。
根据质量守恒定律，质量在流动过程中是不会发生变化的，因此水流速度增加时，其密度会减小以保持动量守恒。
这个实验进一步验证了动量守恒定律的有效性。
动量守恒定律的实验验证不仅仅局限于上述几个实验，实际上在日常生活和科学实验中，我们可以找到许多例子来证明这个定律的正确性。
例如，击球运动中的球击打后的反弹运动，弹簧的弹性变形和恢复等都可以通过实验验证动量守恒定律。
动量守恒定律的实验验证为我们深入理解物理学提供了基础。
通过观察和记录物体之间相互作用的变化，在实验中我们可以看到动量守恒定律适用于各种情况。
这个定律指导我们研究自然界中各种现象，并在我们日常生活和工程实践中应用。
因此，动量守恒定律和通过实验验证它的方法，对于我们深入理解物理学和解决实际问题都具有重要意义。
实验 验证动量守恒定律
若能测出 m1、m2 及 OP、OM 和 ON 并代入上式，即可验证碰撞中动量是否守恒。
（3）实验步骤 ①用天平测出小球质量 m1、m2。 ②按图中那样安装好实验装置，斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球
放在斜槽末端处，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度．且碰撞瞬间，入射球与 被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平。
说明：一个小球静止，将另一个小球拉开一定角度释放，让两小球相碰。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，再用天平测出两小球的质量，就可以验证碰撞中的动量守恒。
为了保证是一维碰撞，采用等长双线摆，这样可以保证两球碰撞前后在同一竖直平面上 运动。
实验 验证动量守恒定律
Байду номын сангаас
（1）实验器材 斜槽、半径相等质量不同的小钢球两个、重锤线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、
三角板。
（2）实验原理 如图所示，让质量较大的小球 m1 与质量较小的小球 m2 正碰，若碰前 m1 运动，m2 静
止，根据动量守恒定律应有
m1v1 m1v1 m2v2
小球从斜槽上滚下后做平抛运动，其水平速度等于水平位移和运动时间的比，只要小 球下落的高度相同，各小球运动时间就相同，则它们的水平位移之比等于它们的水平速度之 比，则动量守恒时有
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．
说明：利用配套的光电计时装置，通过改变滑块的质量以及改变滑块的初速度大小和方 向，验证两滑块在各种情况下碰撞前后动量守恒。
方案二：利用单摆验证动量守恒定律 实验器材：两等长的双线摆、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。
验证动量守恒定律实验
验证动量守恒定律实验1. 实验介绍动量守恒定律是经典力学中的一个重要定律，它表明在一个孤立系统中，当没有外力作用时，系统的总动量守恒。
本实验旨在通过一个简单的实验来验证动量守恒定律。
2. 实验目标通过实验，我们将验证动量守恒定律，并通过测量和计算来确定实验结果的合理性。
3. 实验材料•两个小球（质量分别为m1和m2）•光滑水平轨道•测量尺子•实验记录表格4. 实验步骤步骤一：准备工作1.在光滑水平轨道上放置两个小孔，使之距离适当，以便在后续实验中容易观察小球的运动。
2.测量并记录小球的初始位置。
3.将小球以适当的速度推向轨道上，确保小球的速度符合实验要求。
步骤二：实验记录1.同时释放两个小球并记录它们的初始速度。
2.观察小球运动并记录它们的位置和时间。
步骤三：数据分析1.根据测量的数据计算小球的动量（P）。
P = m1 * v1P = m2 * v22.计算初始动量之和和最终动量之和。
初始动量之和 = P1 + P2最终动量之和= P1’ + P2’3.检查初始动量之和和最终动量之和是否相等。
如果相等，则验证了动量守恒定律。
5. 实验注意事项1.实验时需要小心操作，避免小球掉落或发生碰撞。
2.测量和记录数据时要尽量准确。
3.在实验过程中要注意保持轨道的光滑，以确保小球的运动不受阻碍。
6. 实验结果与讨论经过实验测量和数据分析，我们发现初始动量之和和最终动量之和相等，这说明在该孤立系统中，动量守恒定律成立。
实验结果验证了动量守恒定律在这个封闭系统中的有效性。
此外，通过实验数据我们还可以进一步分析小球运动的特点。
通过观察小球的运动轨迹和计算得到的速度，我们可以得出小球在碰撞之后的运动状态，例如运动方向和速度的变化等。
7. 总结通过对动量守恒定律的验证实验，我们深入理解了这一物理定律的基本原理。
实验过程中，我们通过测量和计算，得出了实验结果并进行讨论分析。
实验结果表明，在一个孤立系统中，当没有外力作用时，系统的总动量守恒。
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 '
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
一、实验目的 验证碰撞中的动量守恒．
二、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量 m1 和 m2 及碰撞前后物体的速度 v1、v2 及 v′1、v′2，找出碰撞前的 动量 p＝m1v1＋m2v2 及碰撞后的动量 p′＝m1v′1＋ m2v′2，比较碰撞前后动量是否相等．
一、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
(3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸． (4)在白纸上记下重垂线所指的位置 O，它表示入射 球 m1 碰前的位置．
(5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度 处滚下，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，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地 点 P.
(6)把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一 高度滚下，使它发生正碰，重复 10 次，仿步骤(5)求出入 射小球落地点的平均位置 M 和被碰小球落地点的平均位 置 N.
A．小球开始释放高度 h B．小球做平抛运动的水平射程 C．小球抛出点距地面的高度 H (2)图中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实 验时，先让入射小球 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)．
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理实验验证动量守恒定律实验练习题1. 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m 端粘有橡皮泥，推动小车A使之作匀速运动。
然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续作匀速运动，他设计的具体装置如图所示。
在小车A 后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板垫着小木片用以平衡摩擦力。
若已得到打点纸带如上图，并j测得各计数点间距标在间上，A为运动起始的第一点，则应选____________段起计算A的碰前速度，应选___________段来计算A和B碰后的共同速度。
（以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。
已测得小l车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得：碰前总动量=__________kg·m/s. 碰后总动量=_______kg·m/s2.某同学用图1所示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，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，记录纸上的垂直投影点。
B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置。
且平行于G.R.Or所在的平面，米尺的零点与O点对齐。
（1）碰撞后B球的水平射程应取为______cm.（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：_________（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a或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3. 用如图所示的装置验证动量守恒，图中A、B两球的直径均为d，质量分别是为m1和m2.①实验中所必需的测量工具是_______________②A球为入射球，B球为被碰球，两球质量的关系是m1___m2。
③根据题中给出的数据和图中点间距离，动量守恒要验证的关系式是______________。
4．气垫导轨是常用的一种实验仪器。
它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。
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：a ．用天平分别测出滑块A 、B 的质量m A 、m B 。
b ．调整气垫导轨，使导轨处于水平。
c ．在A 和B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。
d ．用刻度尺测出A 的左端至C 板的距离L 1。
e ．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A 、B 运动时间的计时器开始工作。
当A 、B 滑块分别碰撞C 、D 挡板时停止计时，记下A 、B 分别到达C 、D 的运动时间t 1和t 2。
（1）实验中还应测量的物理量是_____________________。
（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是____________________，上式中算得的A 、B 两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是___________。
（3）利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式。
5.①下图所示为气垫导轨。
导轨上的两滑块质量相等，两滑块上的挡光片宽度相同。
现将气垫导轨水平放置做“验证动量守恒定律”实验。
实验中用滑块甲撞击静止在导轨上的滑块乙，碰撞前滑块乙处于静止状态。
第一次在两滑块碰撞端安上弹簧片，第二次在两滑块碰撞端粘上橡皮泥。
两次实验时滑块甲碰前通过光电门计时装置记录的挡光片的挡光时间相等，碰后滑块乙第一次和第二次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间分别为21,t t 。
通过实验验证了这两次碰撞均遵守动量守恒定律，请你判断21,t t 的关系应为1t 2t （选填“>”、“<”或“=”）②大小相等的入射小球和被碰小球的质量均已知， 利用右图所示的装置和器材能做“验证动量定恒定律”的实验吗？ 。
（选填“能” 或“不能”）如果你选填的是“能”，那么你还需要的器材是： 。
如果你选填的是“不能”，请简要说明理由：。
6.如图所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置。
①下列说法中不符合．．．本实验要求的是 。
（选填选项前面的字母） A ．入射球比靶球质量大或者小均可，但二者的直径必须相同B ．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放C ．安装轨道时，轨道末端必须水平D ．需要使用的测量仪器有天平和刻度尺②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O 点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球平均落点位置为M 、P 、N ，并测得它们到O 点的距离分别为OM 、OP 和ON 。
已知入射球的质量为m 1，靶球的质量为m 2，如果测得12m OM m ON ⋅+⋅近似等于 ，则认为成功验证了碰撞中的动量守恒。
7、如图所示，气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C 、D 的气垫导轨以及滑块A 、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：(a)用天平分别测出滑块A 、B 的质量A m 、B m .(b)调整气垫导轨，使导轨处于水平．(c)在滑块A 、滑块B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上．(d)用刻度尺测出滑块A 的左端至板C 的距离L 1.(e)按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A 、B 运动时间的计时器开始工作．当滑块A 、B 分别碰撞挡板C 、D 时停止计时，计下滑块A 、B 分别到达挡板C 、D 的运动时间t 1和t 2。
(1)实验中还应测量的物理量是 。
(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是 ，由此公式算得的A 、B 两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是 。
(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式．8、用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为B m 的钢球B 放在小支柱N上，球心离地面高度为H ；质量为A m 的钢球A 用细线拴好悬挂于O 点，当细线被拉直时O 点到球心的距离为L ，且细线与竖直线之间夹角α;球A 由静止释放，摆到最低点时恰与球B 发生正碰，碰撞后，A 球把轻质指示针C 推移到与竖直夹角为β处，B 球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,用来记录球B 的落点．(1)用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后两球A 、B 的动量（设两球A 、B 碰前的动量分别为A p 、B p ；碰后动量分别为'A p 、'B p )，则A p = ;'A p = ; B p = ; 'B p = 。
(2)请你提供两条提高实验精度的建议： 。
9、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 的前端粘有橡皮泥，推动小车A 使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示．在小车A 后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz ，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力． （1）若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选____段起计算A 的碰前速度；应选____段来计算A 和B 碰后的共同速度（填AB 、图17BC 、CD 、DE ）．（2）已测得小车A 的质量m 1=0.40kg ，小车B 的质量m 2=0.20kg ，由以上测量结果可得：碰前总动量=______kg ·m/s 碰后总动量=______kg ·m/s10. 某同学用图16装置做验证动量守恒定律的实验.先将a 球从斜 槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b 球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让a 球仍从原固定点由静止开始滚下,和b 球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次．⑴本实验必须测量的物理量有以下哪些_____________．A ．斜槽轨道末端到水平地面的高度HB ．小球a 、b 的质量m a 、m bC ．小球a 、b 的半径r D ．小球a 、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t E ．记录纸上O 点到A 、B 、C 各点的距离OA 、OB 、OC F ．a 球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h⑵小球a 、b 的质量m a 、m b 应该满足什么关系?为什么? ⑶放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?为什么?这时小球a 、b 的落地点依次是图中水平面上的_____点和_____点． ⑷为测定未放被碰小球时,小球a 落点的平均位置,把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O 点对齐,右图给出了小球a 落点附近的情况,由图可得OB 距离应为__________cm ．⑸按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是______________．11.在做碰撞中动量守恒的实验中，需要用到的测量工具有（ ） A.秒表 B.毫米刻度尺 C.天平 D.弹簧秤12.在做碰撞中的动量守恒的实验中，必须测量的物理量是（ ） A.入射小球和被碰小球的质量 B.入射小球或被碰小球的半径 C.入射小球从静止释放时的起始高度 D.斜槽轨道的末端到地面的高度 E.入射球未碰撞时飞出的水平距离F.入射小球和被碰小球碰撞后飞出的水平距离4713.在做“验证动量守恒定律”实验时，关于在地面铺纸，下列说法中正确的是（ ）A.铺纸前应查看地面是否平整，无杂物B.白纸铺在地面上后，在整个实验过程中不能移动C.复写纸不需要固定在白纸上，测定P 点位置时的复写纸，到测定M 点位置时，可移到M 点使用D.在地面上铺纸时，复写纸放在下面，白纸放在上面14.在“验证动量守恒定律”实验中，设入射球、被碰球的质量分别为m 1、m 2，半径分别为r 1、r 2，为了减小实验误差，下列说法正确的是（ ） A.m 1=m 2，r 1＞r 2 B.m 1＞m 2，r 1=r 2C.降低斜槽的高度D.入射小球释放点要适当高一些15.入射球碰前的速度以及被碰球碰后的速度可用其运动的水平位移来表示，在图中M 、N 、P 是小球的落点.下列说法中正确的是（ ）A.O ′是被碰小球碰前其球心在纸上的垂直投影B.O 是碰撞瞬间入射小球的球心在纸上的垂直投影C.被碰球碰后的速度可用N O '表示D.入射球碰前的速度可用OM 表示16.(2006山东淄博重点高中高三月考)如图所示，M 、N 和P 为“验证动量守恒定律”实验中小球的落点，已知入射球质量为m 1，被碰球质量为m 2，如果碰撞中动量守恒，则有（ ）A.m 1·(OP -OM )=m 2·ONB.m 1·(OP -OM )=m 2·N O 'C.m 1·(OP +OM )=m 2·N O 'D.m 1·OP =m 2·(N O '+OM ) 17.在做“验证动量守恒定律”实验中，关于小球落点的下列说法中正确的是（ ）A.如果小球每一次都从同一点无初速释放，重复几次的落点应当是重合的B.由于偶然因素存在，重复操作时小球的落点不重合是正常的，但落点应当比较密集C.测定P 点位置时，如果重复10次的落点分别为P 1、P 2、P 3…P 10，则OP 应取OP 1、OP 2、OP 3…OP 10的平均值，即OP=（OP 1+OP 2+…+OP 10）/10D.用半径尽量小的圆把P 1、P 2、P 3…P 10圈住，这个圆的圆心就是入射球落点的平均位置P18.在“验证动量守恒定律”实验中，安装斜槽轨道时，应该让斜槽末端点的切线保持水平，这样做的目的是为了使（）A.入射球得到较大的速度B.入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向C.入射球与被碰球碰撞时动能无损失D.入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出19.在“碰撞中的动量守恒”实验中，半径相同的两个小球A、B，其质量之比为m A∶m B=3∶8，按正确的操作步骤得实验结果如图所示.图中M、P、N为小球落点，且在同一直线上，O点是斜槽末端所装重垂线的投影点，则O′点为______________（填“A”或“B”）球球心的投影点，碰后两球的动量大小之比为p A′∶p B′=________________.20.某同学用如图所示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.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，得到了如图所示的三个落地点.（1）请你叙述用什么方法找出落地点的平均位置._______________________.并在图中读出OP=_______________.（2）已知m A∶m B=2∶1，碰撞过程中动量守恒，则由图可以判断出R是__________球的落地点，P是__________球的落地点.（3）用题中的字母写出动量守恒定律的表达式____________________.21.把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于光滑的水平桌面上，如图所示.烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒.（1）还必须添加的器材是：_____________________________________________________.（2）需直接测量的数据是：_____________________________________________________.（3）用所得数据验证动量守恒定律的关系式是_____________________________________.22.如图（a）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲量后，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车正碰并黏在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图（b）所示，电源频率为50 Hz.则：碰撞前甲车运动速度大小为__________m/s，甲、乙两车的质量比m甲∶m乙为___________.答案：1. BC 段，DE 段，0.42. 0.4172.（1）64.7 （3分，在64.2~65.2都给分） （2）ABD （3分全对给分）3. 天平、卡尺、毫米刻度尺（或米尺）；m 1>m 2; m 1（OP ）=m 1（OM ）+m 2（O ′N ） 4．（1）B 的右端至D 板的距离L2（2）12120AB L Lm m t t -= 测量、时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差。