实验：验证动量守恒定律 PPT

四、实验步骤 不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考 步骤如下： 1．用天平测量相关碰撞物体的质量 m1、m2. 2．安装实验装置． 3．使物体发生一维碰撞．
4．测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度． 5．改变碰撞条件，重复步骤 3、4. 6．进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的“不变量”． 7．整理器材，结束实验．
方案三：利用小车在光滑长木板上碰撞另一辆静止的小车实现 一维碰撞
实验装置如图所示：
(1)质量Βιβλιοθήκη Baidu测量：用天平测量质量．
(2)速度的测量：v＝ΔΔxt ，式中 Δx 是纸带上两计数点间的距离， 可用刻度尺测量．Δt 为小车经过 Δx 所用的时间，可由打点间隔算 出．这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况．
(3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量． (4)实验方法． ①用细线将弹簧压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止， 然后烧断细线，弹簧弹开，两个滑块随即向相反方向运动(图甲)． ②在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图乙)，可以得到能量 损失很小的碰撞．
③在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插 入橡皮泥中，把两个滑块连成一体运动(图丙)，这样可以得到能量损 失很大的碰撞．
依据猜想与假设，通过实验探究寻找碰撞前后的不变量，可能 是下列的哪些关系？
(1)可能是质量与速度的乘积，即 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′. (2)可能是质量与速度的二次方的乘积，即 m1v21＋m2v22＝m1v1′2 ＋m2v2′2. (3)也许是物体的速度与质量的比值，即mv11＋mv22＝vm1′1 ＋vm2′2 . …
五、数据处理
将实验中测得的物理量填入下表，填表时需注意物体碰撞后运
动的速度与原来的方向相反的情况．
碰撞前
碰撞后
质量 m/kg
m1
m2
m1
m2
速度 v/(m·s－1)
v1
v2
v1′
v2′
mv/(kg·m·s－1)
mv2/(kg·m2·s－2) mv /(m·s－1·kg－1) 实验得出的结论
m1v1＋m2v2 m1v21＋m2v22
⑥释放滑块 1，滑块 1 通过光电门 1 后与左侧有固定弹簧的滑块 2 碰撞，碰后滑块 1 和滑块 2 依次通过光电门 2，两滑块通过光电门 后依次被制动；
⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块 1 通过光 电门 1 的挡光时间 Δt1＝10.01 ms，通过光电门 2 的挡光时间 Δt2＝ 49.99 ms，滑块 2 通过光电门 2 的挡光时间 Δt3＝8.35 ms；
探究以上各关系式是否成立，关键是准确测量碰撞前后的速度 v1、v2、v1′、v2′.因此，利用气垫导轨和与之配套的光电计时装置， 可保证两物体碰撞是一维碰撞，并可比较准确地测量出碰撞前后的 速度．
3．实验方案设计 方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞 实验装置如图所示：
(1)质量的测量：用天平测量质量． (2)速度的测量：利用公式 v＝ΔΔxt ，式中 Δx 为滑块(挡光片)的宽 度，Δt 为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门时对应的时间．
七、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，两小球静止时球心应在同一水平线上， 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平 面内．
(3)若利用长木板进行实验，可在长木板的一端下垫一小木片用 以平衡摩擦力．
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.
合作探究 攻重难
实验探究 1 实验原理与操作 【例 1】 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实 验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、 弹射架、光电门等组成．
(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接通光电计时器； ④把滑块 2 静止放在气垫导轨的中间； ⑤滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
(3)碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．
三、实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧、细 线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等． 方案二：带细线的摆球(两个)、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、橡皮泥等．
⑧测出挡光片的宽度 d＝5 mm，测得滑块 1(包括撞针)的质量为 m1＝300 g，滑块 2(包括弹簧)质量为 m2＝200 g；
mv11＋mv22
m1v1′＋m2v2′ m1v1′2＋m2v2′2
mv11′＋mv22′
六、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)实验中是否合理控制实验条件，如气垫导轨是否水平，两球 是否等大，长木板实验是否平衡摩擦力． 2．偶然误差：主要来源于对质量 m 和速度 v 的测量．
实验：验证动量守恒定律
自主预习 探新知
一、实验目的 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 2．探究一维碰撞中的不变量．
二、实验原理 1．碰撞中的特殊情况——一维碰撞 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动． 2．追寻不变量 在一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量只有物体的质 量和物体的速度，设两个物体的质量分别为 m1、m2，碰撞前的速度 分别为 v1、v2，碰撞后的速度分别为 v1′、v2′.如果速度与规定的正方 向一致，则速度取正值，否则取负值．
方案二：利用等长悬线悬挂等大小的小球实现一维碰撞 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用天平测量质量． (2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据 机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞 后两小球分别摆起的对应角度，根据机械能守恒定律算 出碰撞后对应的两小球的速度． (3)不同碰撞情况的实现：用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的 能量损失．