人教2023年高考物理一轮复习(全国版) 第7章 实验七　验证动量守恒定律.docx

实验七　验证动量守恒定律
目标要求　1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同案例验证动量守恒定律.2.知道在不同实验案例中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析．
实验技能储备
一、实验原理
在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，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．
二、实验方案及实验过程
参考案例一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
1．实验器材
气垫导轨、数字计时器、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．
2．实验过程
(1)测质量：用天平测出滑块的质量．
(2)安装：正确安装好气垫导轨，如图所示．
(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．
(4)改变条件，重复实验：
①改变滑块的质量；
②改变滑块的初速度大小和方向．
(5)验证：一维碰撞中的动量守恒．
3．数据处理
(1)滑块速度的测量：v＝，式中Δx为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．
(2)验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.
参考案例二：研究等长摆球碰撞时的动量守恒
1．实验器材
带细线的摆球(两套，等大不等重)、铁架台、天平、量角器、刻度尺、游标卡尺、胶布等．
2．实验步骤
(1)测质量和直径：用天平测出小球的质量m1、m2，用游标卡尺测出小球的直径d.
(2)安装：把小球用等长悬线悬挂起来，并用刻度尺测量悬线长度l.
(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．
(4)测角度：用量角器测量小球被拉起的角度和碰撞后两小球摆起的角度．
(5)改变条件重复实验：①改变小球被拉起的角度；②改变摆长．
3．数据处理
(1)摆球速度的测量：v＝，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起)的高度，h可由摆角和摆长(l＋)计算出．
(2)验证的表达式：m1v1＝m1v1′＋m2v2′.
参考案例三：研究小车碰撞时的动量守恒
1．实验器材
长木板、打点计时器、学生电源、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等．
2．实验步骤
(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长木板的一端，把纸带穿过打点计时器的限位孔，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：小车B静止，接通电源，让小车A运动，碰撞时撞针插入橡皮泥中，两小车连接成一个整体运动．
(4)改变条件重复实验：①改变小车A的初速度；②改变两小车的质量．
3．数据处理
(1)小车速度的测量：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v＝计算．
(2)验证的表达式：m1v1＝(m1＋m2)v2.
参考案例四：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
1．实验器材
斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等．
2．实验过程
(1)测质量：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)安装：按照如图甲所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平．
(3)铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下铅垂线所指的位置O.
(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10次．用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面．圆心P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)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)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．
(7)整理：将实验器材放回原处．
3．数据处理
验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.
三、注意事项
1．若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨水平．
2．若利用摆球进行验证，实验前两摆球应刚好接触且球心在同一水平线上，将摆球拉起后，两摆线应在同一竖直面内．
3．若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力．
4．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；
(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．