1、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的幾種方案、實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量 m 和碰撞 前后物體的速度v、v '，找出碰撞前的動(dòng) 量p= mivi + m2V2及碰撞后的動(dòng)量 p'= mivi'+ m2V2，看碰撞前后動(dòng)量是否守 恒、具體方案方案一 ：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1) 測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量(2) 安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌(3) 實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝 置測(cè)出兩滑塊各種情況下 (改變滑塊的質(zhì) 量改變滑塊的初速度大小和方向 )碰撞前 后的速度(4) 驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒.例：氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用 氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之

2、間形成氣墊，使滑 塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為 沒(méi)有摩擦我們可以用帶豎直擋板 C和D的氣 墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn) 裝置如圖所示，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：CDa. 用天平分別測(cè)出滑塊 A、B的質(zhì)量mA、mB；b. 調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；c. 在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電 動(dòng)卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；d. 用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離Li;e. 按下電鈕放開(kāi)卡銷，同時(shí)分別記錄滑塊A、B 運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作，當(dāng)A、B滑塊分別 碰撞C、D擋板時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束，記下A、B分別到 達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間ti和t2.（1）實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量及其符號(hào)是（2

3、）利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是 ,上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等，產(chǎn) 生誤差的原因有 （至少答出兩點(diǎn)）.答案A、B兩滑塊被壓縮的彈簧彈開(kāi)后，在 氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)可視為勻速運(yùn)動(dòng)，因此只 要測(cè)出A與C的距離Li,B與D的距離L2 及A到C,B到D的時(shí)間ti和t2.測(cè)出兩滑塊 的質(zhì)量,就可以用mA=mB魚(yú)驗(yàn)證動(dòng)量是否守tit2恒.（ 1）實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量為 B與D 的距離,符號(hào)為L(zhǎng)2.（2）驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是 mAR=mB“,產(chǎn)生誤差的原因：Li、L2、mA、tit2mB的數(shù)據(jù)測(cè)量誤差.沒(méi)有考慮彈簧推動(dòng)滑塊 的加速過(guò)程.滑塊并不是標(biāo)準(zhǔn)的勻速直線運(yùn)動(dòng)

4、,滑塊與導(dǎo)軌間有少許摩擦力方案二 ：利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大小球完成一 維碰撞實(shí)驗(yàn)(1) 測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量 m1、 m2.(2) 安裝：把兩個(gè)等大小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起 來(lái)(3) 實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球， 放下時(shí)它們相碰(4) 測(cè)速度：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從 而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度， 測(cè)量碰撞后 小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速 度(5) 改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)(6) 驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒例：用如圖所示裝置來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，0點(diǎn)，當(dāng)細(xì)線被拉直時(shí)0點(diǎn)到球質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N 上，球心離地面高度為H ;質(zhì)量 為mA的鋼球A用細(xì)線拴好懸

5、掛于心的距離為L(zhǎng)，且細(xì)線與豎直線之間夾角；球A由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與球 B發(fā)生正 碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針C推移到與豎 直夾角為 處，B球落到地面上，地面上鋪有一 張蓋有復(fù)寫紙的白紙D,用來(lái)記錄球B的落點(diǎn).(1)用圖中所示各個(gè)物理量的符號(hào)表示碰撞 前后兩球A、B的動(dòng)量(設(shè)兩球A B碰前的動(dòng) 量分別為Pa、Pb ；碰后動(dòng)量分別為Pa、Pb )，則Pa =Pa =Pb=Pb =o(2)請(qǐng)你提供兩條提高實(shí)驗(yàn)精度的建 議：o方案三:在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰 撞實(shí)驗(yàn)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車的質(zhì)量.(2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車 的后面

6、，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和 橡皮泥.實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車 A運(yùn)動(dòng)，小車 B靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中， 把 兩小車連接成一體運(yùn)動(dòng).(4) 測(cè)速度：通過(guò)紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時(shí)間由v =菁算出速度.(5) 改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn).(6) 驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒.例：某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證 動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡 皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái) 靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù) 做勻速運(yùn)動(dòng)他設(shè)計(jì)的裝置如圖（a）所示在小 車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻 率為50 Hz,長(zhǎng)木板下墊著小木片以平衡摩擦 力.嚴(yán)“斤

7、fr1（1）若已測(cè)得打點(diǎn)紙帶如圖（b）所示并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距（已標(biāo)在圖示上）A為運(yùn)動(dòng)的 起點(diǎn),則應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A碰前的速度.應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度（以上兩空選填“AB'或“ BC或“ CD 或 “ DG .（2）已測(cè)得小車A的質(zhì)量mi=0.4 kg,小車B 的質(zhì)量為m2=0.2 kg,則碰前兩小車的總動(dòng)量為 kg m/s,碰后兩小車的總動(dòng)量為 kg m/s.答案 （1） BC DE（2） 0.420 0.4仃方法四 ：利用斜槽上滾下的小球驗(yàn)證動(dòng)量守 恒定律(1)用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量 大的小球?yàn)槿肷湫∏驁D1(2)按照?qǐng)D 1 所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整、固 定斜槽使斜槽底端

8、水平(3) 白紙?jiān)谙拢瑥?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好記下重垂線所指的位置 O.(4) 不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次.用圓規(guī)畫(huà)盡量小的圓把小球所有的 落點(diǎn)都圈在里面圓心P就是小球落點(diǎn)的 平均位置.(5) 把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一圖2高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí) 驗(yàn)10次.用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平 均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N.如圖2所示.(6) 連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的 長(zhǎng)度將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中最后代入mi OP = mi OM + m2 ON，看在誤差允許 的范圍內(nèi)是否成立.(7) 整理好實(shí)驗(yàn)器材

9、放回原處(8) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，碰撞系 統(tǒng)的動(dòng)量守恒例(2011北京理綜21(2)如圖4,用“碰撞實(shí)驗(yàn) 器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小 球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系圖4 實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不 容 易 的 , 但 是 , 可 以 通 過(guò) 僅 測(cè) 量(填選項(xiàng)前的符號(hào) )，間接地解決這個(gè)問(wèn)題A 小球開(kāi)始釋放高度 hB .小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 圖中0點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投 影.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球 m1 多次從斜軌上 S 位置靜止釋放， 找到其平均落地點(diǎn)的位置 P， 測(cè)量平拋射程0P.然后，把被碰小球m2靜置 于軌道的水平部分

10、，再將入射球mi從斜軌上 S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重 復(fù).接下來(lái)要完成的必要步驟是 . （填選項(xiàng)前的符號(hào) ）A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量 mi、m2B .測(cè)量小球mi開(kāi)始釋放的高度hC .測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD.分別找到mi、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位M、E.測(cè)量平拋射程0M、ON 若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為 （用中測(cè)量的量表示 ）；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為 （用中測(cè)量的量表示 ） 經(jīng)測(cè)定，mi= 45.0 g, m2= 7.5 g,小球落地點(diǎn)的平均位置距 O 點(diǎn)的距離如圖 5 所 示.碰撞前、后mi的動(dòng)量分別為pi與pi', 則pi : pi '=: ii;若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為P2 ,貝U pi'： P2 = ii :.圖5實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值為.P1+ P2有同學(xué)認(rèn)為，在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個(gè)小 球的材質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球 做平拋運(yùn)動(dòng)的射程增大，請(qǐng)你用中已知的 數(shù)據(jù)，分析和計(jì)算出被碰小球 m2平拋運(yùn)動(dòng)射 程ON的最大值為cm.三、注意事項(xiàng)1前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”2方案提醒(1) 若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo) 軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平(2) 若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小