1、實驗驗證動量守恒定律實驗驗證動量守恒定律方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗(如圖如圖1所示所示)圖圖11.測質量：測質量：用天平測出滑塊質量。用天平測出滑塊質量。2.安裝：安裝：正確安裝好氣墊導軌。正確安裝好氣墊導軌。3.實驗：實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前、后的接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前、后的速度速度(改變滑塊的質量。改變滑塊的質量。改變滑塊的初速度大小和方向改變滑塊的初速度大小和方向)。圖圖21.測質量：用天平測出兩小球的質量測質量：用天平測出兩小球的質量m1、m2。2.安裝：安裝：把兩

2、個等大小球用等長懸線懸掛起來。把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來。3.實驗：實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下后它們相碰。改變小球質量、懸線一個小球靜止，拉起另一個小球，放下后它們相碰。改變小球質量、懸線長度、重復實驗。長度、重復實驗。4.測速度：測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度。撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度。5.驗證：驗證：一維碰撞中的動量守恒。一維碰撞中的動量守恒。方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗方案三：在光滑桌面上

3、兩車碰撞完成一維碰撞實驗(如圖如圖3所示所示)圖圖31.測質量：測質量：用天平測出兩小車的質量。用天平測出兩小車的質量。2.安裝：安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。3.實驗：實驗：接通電源，讓小車接通電源，讓小車a運動，小車運動，小車b靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成整體運動。改變小車質量，重復實驗。兩小車連接成整體運動。改變小車質量，重復實驗。圖圖

4、41.測質量：測質量：用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球。用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球。2.安裝：安裝：按照圖按照圖4所示安裝實驗裝置。調整固定斜槽使斜槽底端切線水平。所示安裝實驗裝置。調整固定斜槽使斜槽底端切線水平。3.鋪紙：鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好。記下重垂線所指的位置白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好。記下重垂線所指的位置o。4.放球找點：放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復復10次。用圓規畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。

5、圓心次。用圓規畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心p就是小球落點就是小球落點的平均位置。的平均位置。5.碰撞找點：碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發生碰撞，重復實驗使它們發生碰撞，重復實驗10次。用步驟次。用步驟4的方法，標出碰后入射小球落點的平的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置均位置m和被撞小球落點的平均位置和被撞小球落點的平均位置n。如圖。如圖5所示。所示。誤差分析誤差分析 (1)系統誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求。系統誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求。 碰撞是否

6、為一維碰撞。碰撞是否為一維碰撞。 實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導軌是否水平等。實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導軌是否水平等。 (2)偶然誤差：主要來源于質量偶然誤差：主要來源于質量m和速度和速度v的測量。的測量。注意事項注意事項(1)碰撞的兩物體應保證碰撞的兩物體應保證“水平水平”和和“正碰正碰”。(2)若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平。若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平。(3)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直

7、，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直平面內。線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直平面內。(4)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一個小木片以平衡摩擦力。若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一個小木片以平衡摩擦力。(5)若利用斜槽進行實驗，入射球質量若利用斜槽進行實驗，入射球質量m1要大于被碰球質量要大于被碰球質量m2，即，即m1m2，防止碰，防止碰后后m1被反彈，且兩球半徑被反彈，且兩球半徑r1r2r。教材原型實驗教材原型實驗命題角度命題角度 實驗原理與注意事項實驗原理與注意事項【例【例1】 在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖6甲、

8、乙兩種裝置。甲、乙兩種裝置。圖圖6(1)若入射小球質量為若入射小球質量為m1，半徑為，半徑為r1；被碰小球質量為；被碰小球質量為m2，半徑為，半徑為r2，則，則()a.m1m2r1r2 b.m1m2r1m2r1r2 d.m1m2r1r2(2)若采用乙裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中必需的是若采用乙裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中必需的是_。a.刻度尺刻度尺 b.游標卡尺游標卡尺c.天平天平 d.彈簧秤彈簧秤e.秒表秒表(3)設入射小球的質量為設入射小球的質量為m1，被碰小球的質量為，被碰小球的質量為m2，則在用甲裝置實驗時，則在用甲裝置實驗時(p為碰前入為碰前入射 小 球 落 點 的

9、平 均 位 置射 小 球 落 點 的 平 均 位 置 ) ， 所 得， 所 得 “ 驗 證 動 量 守 恒 定 律驗 證 動 量 守 恒 定 律 ” 的 結 論 為的 結 論 為_(用裝置圖中的字母表示用裝置圖中的字母表示)。(4)在實驗裝置乙中，若斜槽軌道是光滑的，則可以利用一個小球驗證小球在斜槽上在實驗裝置乙中，若斜槽軌道是光滑的，則可以利用一個小球驗證小球在斜槽上下滑過程中的機械能守恒。這時需要測量的物理量有：小球釋放初位置到斜槽末端下滑過程中的機械能守恒。這時需要測量的物理量有：小球釋放初位置到斜槽末端的高度差的高度差h1，小球從斜槽末端做平拋運動的水平位移，小球從斜槽末端做平拋運動的

10、水平位移s、豎直高度、豎直高度h2，則所需驗證的，則所需驗證的關系式為關系式為_。解析解析(1)為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質量為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質量大于被碰小球的質量。為了使兩球發生正碰，兩小球的半徑相同，選項大于被碰小球的質量。為了使兩球發生正碰，兩小球的半徑相同，選項c正確。正確。命題角度命題角度 實驗數據的處理實驗數據的處理【例【例2】 (2019山東煙臺期中山東煙臺期中)某同學設計了如圖某同學設計了如圖7甲所示的裝置來探究碰撞過程甲所示的裝置來探究碰撞過程中動量的變化規律，在小車中動量的變化規律，在小車a后連著

11、紙帶，電磁打點計時器電源頻率為后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50 hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力；在小車長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力；在小車a的前端粘有橡皮泥，推動小車的前端粘有橡皮泥，推動小車a使之做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方的小車使之做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方的小車b相碰并粘合成一體，相碰并粘合成一體，繼續做勻速直線運動。繼續做勻速直線運動。圖圖7(1)若已得到打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數點間距離標在圖上，若已得到打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數點間距離標在圖上，a為運動起始為運動起始的第一點。則應選的第一點。則應選_段來計算小車段來計算小車a的碰前

12、速度，應選的碰前速度，應選_段來計算小段來計算小車車a和小車和小車b碰后的共同速度碰后的共同速度(選填選填“ab”“bc”“cd或或“de”)(2)已測得小車已測得小車a的質量的質量ma0.40 kg，小車，小車b的質量的質量mb0.20 kg，由以上的測量結果，由以上的測量結果可得：碰前兩小車的總動量為可得：碰前兩小車的總動量為_ kg m/s。碰后兩小車的總動量為。碰后兩小車的總動量為_ kg m/s(結果均保留結果均保留3位有效數字，所以在實驗誤差范圍內，在碰撞過程中系統的動位有效數字，所以在實驗誤差范圍內，在碰撞過程中系統的動量守恒量守恒)。解析解析(1)推動小車由靜止開始運動，故小車

13、有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內通過的位移相同，動，即在相同的時間內通過的位移相同，bc段為勻速運動的階段；碰撞過程是一個段為勻速運動的階段；碰撞過程是一個變速運動的過程，而變速運動的過程，而a和和b碰后的共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內通碰后的共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內通過相同的位移，故應選過相同的位移，故應選de段來計算碰后共同的速度。段來計算碰后共同的速度。答案答案(1)bcde(2)0.4220.420實驗拓展創新實驗拓展創新命題角度命題角度 實驗器材的改進實驗器材的改進【例

14、【例1】 (1)利用氣墊導軌通過閃光照相進行利用氣墊導軌通過閃光照相進行“探究碰撞中的不變量探究碰撞中的不變量”這一實驗。實這一實驗。實驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失很小和很大等各種情況，若要求碰撞時動能損驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失很小和很大等各種情況，若要求碰撞時動能損失最大應選圖失最大應選圖8中的中的_(填填“甲甲”或或“乙乙”)，若要求碰撞動能損失最小則應，若要求碰撞動能損失最小則應選下圖中的選下圖中的_(填填“甲甲”或或“乙乙”)。(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥滑塊分別裝有撞針和橡皮泥)圖圖8(2)某次實驗時碰撞前某次實驗

15、時碰撞前b滑塊靜止，滑塊靜止，a滑塊勻速向滑塊勻速向b滑塊運動并發生碰撞，利用閃光照滑塊運動并發生碰撞，利用閃光照相的方法連續相的方法連續4次拍攝得到的閃光照片如圖次拍攝得到的閃光照片如圖9所示，已知相鄰兩次閃光的時間間隔為所示，已知相鄰兩次閃光的時間間隔為t，在這，在這4次閃光的過程中，次閃光的過程中，a、b兩滑塊均在兩滑塊均在080 cm范圍內，且第范圍內，且第1次閃光時，滑次閃光時，滑塊塊a恰好位于恰好位于x10 cm處。若處。若a、b兩滑塊的碰撞時間及閃光持續的時間極短，均可兩滑塊的碰撞時間及閃光持續的時間極短，均可忽略不計，則可知碰撞發生在第忽略不計，則可知碰撞發生在第1次閃光后的次

16、閃光后的_時刻，時刻，a、b兩滑塊質量比兩滑塊質量比mamb_。圖圖9解析解析(1)若要求碰撞時動能損失最大，則需兩物體碰撞后結合在一起，故應選圖若要求碰撞時動能損失最大，則需兩物體碰撞后結合在一起，故應選圖中的乙；若要求碰撞時動能損失最小，則應使兩物體發生完全彈性碰撞，即選圖中的乙；若要求碰撞時動能損失最小，則應使兩物體發生完全彈性碰撞，即選圖中的甲。中的甲。答案答案(1)乙甲乙甲(2)2.5t23【例【例2】 一同學采用如圖一同學采用如圖10a所示的實驗裝置，設計了所示的實驗裝置，設計了“驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律”的實驗。的實驗。實驗裝置中的斜面和水平面之間用很短的平滑曲面連接，物

17、塊通過平滑曲面時速實驗裝置中的斜面和水平面之間用很短的平滑曲面連接，物塊通過平滑曲面時速度大小不變。實驗步驟主要包括：度大小不變。實驗步驟主要包括：命題角度命題角度 實驗情景的拓展實驗情景的拓展圖圖10選取兩塊表面粗糙程度相同的物塊選取兩塊表面粗糙程度相同的物塊a、b。將兩個粘扣分別釘到兩物塊的側面上，使兩物塊相碰時能粘合在一起。將兩個粘扣分別釘到兩物塊的側面上，使兩物塊相碰時能粘合在一起。讓物塊讓物塊a從斜面上某一位置從斜面上某一位置o處由靜止開始滑下，記下物塊處由靜止開始滑下，記下物塊a在水平面上停下的位在水平面上停下的位置置p(多次滑下以準確確定位置多次滑下以準確確定位置p)，如圖，如圖

18、b所示。所示。在靠近斜面底端處放物塊在靠近斜面底端處放物塊b，并使帶有粘扣的一側朝左，標出此時，并使帶有粘扣的一側朝左，標出此時b所處位置所處位置m，如圖如圖c所示，讓物塊所示，讓物塊a從同一位置從同一位置o處由靜止開始滑下，處由靜止開始滑下，a、b碰撞后粘合在一起，標碰撞后粘合在一起，標出停止時兩物塊的位置出停止時兩物塊的位置n，如圖，如圖c所示。所示。用刻度尺測用刻度尺測mp、mn的長度的長度s1和和s2，用天平測出，用天平測出a、b的質量的質量ma、mb。(1)只要只要ma、mb、s1、s2之間滿足關系式之間滿足關系式_，就可以認為碰撞瞬，就可以認為碰撞瞬間間a、b系統的總動量保持不變。

19、系統的總動量保持不變。(2)為了增大碰前物塊為了增大碰前物塊a的速度，可采取的措施有：的速度，可采取的措施有：_；_。(2)為了增大碰前物塊為了增大碰前物塊a的速度，可采取的措施有：的速度，可采取的措施有：增加物塊增加物塊a開始下滑時的高度；開始下滑時的高度；讓碰撞點盡量接近斜面底端。讓碰撞點盡量接近斜面底端。命題角度命題角度 實驗目的的變更實驗目的的變更【例【例3】 (2020山東等級考模擬卷山東等級考模擬卷)2019年年9月，我國成功完成了月，我國成功完成了76 km/h高速下列車高速下列車實車對撞實驗，標志著我國高速列車被動安全技術達到了世界領先水平。某學習實車對撞實驗，標志著我國高速列車被動安全技術達到了世界領先水平。某學習小組受此啟發，設計了如下碰撞實驗，探究其中的能量損耗問題，實驗