第2節(jié)實驗：驗證動量守恒定律在一維碰撞中，測出兩物體的質量m1和m2碰撞前后兩物體的速度v1、v2和v′1、v′2，算出碰撞前的動量p＝

及碰撞后的動量p′＝

，看碰撞前后動量是否守恒．二、實驗器材方案一：氣墊導軌、光電計時器、

、

、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等．m1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′天平滑塊(兩個)一、實驗原理方案二：帶細線的

、鐵架臺、

、量角器、坐標紙、膠布等．方案三：光滑長木板、

、紙帶、

、天平、撞針、橡皮泥．方案四：斜槽、

、天平、

、白紙等．三、實驗步驟方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗1．測質量：用

測出滑塊質量．2．安裝：正確安裝好氣墊導軌．擺球(兩套)天平打點計時器小車(兩個)小球(兩個)復寫紙?zhí)炱?．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速度(①改變滑塊的質量．②改變滑塊的初速度大小和方向)．4．驗證：一維碰撞中的動量守恒．方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗1．測質量：用天平測出

.2．安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來．3．實驗：一個小球

，拉起另一個小球，放下時它們相碰．兩小球的質量m1、m2靜止4．測速度：可以測量小球

，從而算出碰撞前對應小球的

，測量碰撞后小球

，算出碰撞后對應小球的速度．5．改變條件：改變碰撞條件，重復實驗．6．驗證：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1．測質量：用天平測出

．2．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，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥．被拉起的角度速度擺起的角度兩小車的質量3．實驗：接通電源，讓小車A運動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動．4．測速度：通過紙帶上

由v＝算出速度．5．改變條件：改變碰撞條件、重復實驗．6．驗證：一維碰撞中的動量守恒方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律1．用

測出兩小球的質量，并選定

小球為入射小球．2．按圖所示安裝實驗裝置．調整固定斜槽使

．兩計數點間的距離及時間天平質量大的斜槽底端切線水平3．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．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10次．用圓規(guī)畫

把所有的小球落點圈在里面．

就是小球落點的平均位置．5．把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗10次．用步驟4的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N.如圖所示．盡量小的圓圓心P6．連接ON，測量線段

．將測量數據填入表中．最后代入

，看在誤差允許的范圍內是否成立．7．整理好實驗器材放回原處．8．實驗結論：在實驗誤差范圍內，

．OP、OM、ON的長度碰撞系統(tǒng)的動量守恒7．整理好實驗器材放回原處．8．實驗結論：在實驗誤差范圍內，

．四、注意事項1．前提條件：碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)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

．碰撞系統(tǒng)的動量守恒導軌水平(2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在

，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在

．(3)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力．(4)若利用斜槽進行實驗，入射球質量要

被碰球質量即：m1>m2，防止碰后m1被反彈．3．探究結論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變．同一水平線上同一豎直平面內大于1．系系統(tǒng)誤誤差：：主要要來源源于裝裝置本本身是是否符符合要要求，，即：：(1)碰撞撞是否否為一一維碰碰撞．．(2)實驗驗是否否滿足足動量量守恒恒的條條件：：如氣氣墊導導軌是是否水水平，，兩球球是否否等大大，長長木板板實驗驗是否否平衡衡掉摩摩擦力力．2．偶偶然誤誤差：：主要要來源源于．質量m和速度度v的測量量五、誤誤差分分析例1某某同學學設計計了一一個用用打點點計時時器做做“驗驗證動動量守守恒定定律””的實實驗：：在小小車A的前端端粘有有橡皮皮泥，，推動動小車車A使之做做勻速速運動動，然然后與與原來來靜止止的小小車B相碰并并粘合合成一一體，，繼續(xù)續(xù)做勻勻速運運動．．他設設計的的具體體裝置置如圖圖甲所所示，，在小小車后后連接接著紙紙帶，，電磁磁打點點計時時器使使用的的電源源頻率率為50Hz，長長木板板墊著著小木木片以以平衡衡摩擦擦力．．(1)若已已得到到打點點紙帶帶如圖圖乙所所示，，并測測得各各計數數點間間距(標在在圖上上)．．A為運動動起點點，則則應該該選擇擇__________段來來計算算A碰前的的速度度，應應選擇擇__________段來來計算算A和B碰后的的共同同速度度．(以上上空格格選填填“AB””“BC””““CD”““DE””)．．題型一一：對對實驗驗原理理和數數據處處理的的考查查(2)已測測得小小車A的質量量m1＝0.40kg，，小車車B的質量量m2＝0.20kg，，由以以上測測量結結果可可得碰碰前m1v0＝____kg·m/s；碰碰后(m1＋m2)v共＝________kg·m/s.由由此得得出結結論____．．例2某某同同學利利用如如圖所所示的的裝置置驗證動量量守恒恒定律律．圖圖中兩兩擺擺擺長相相同，懸懸掛于于同一一高度度，A、B兩擺球球均很小小，質質量之之比為為1∶∶2.當兩兩擺均均處于自自由靜靜止狀狀態(tài)時時，其其側面面剛好好接觸觸．向向右上上方拉拉動B球使其其擺線線伸直直并與與豎直直方向向成45°°角，，然后后將其其由靜靜止釋釋放．．結果果觀察察到兩兩擺球球粘在在一起起擺動動，且且最大大擺角角成30°°.若若本實實驗允允許的的最大大誤差差為±±4%，此此實驗驗是否否成功功地驗驗證了了動量量守恒恒定律律？題型二二：實實驗的的創(chuàng)新新1．某某同學學利用用打點點計時時器和和氣墊墊導軌軌做驗驗證動動量守守恒定定律的的實驗驗，氣氣墊導導軌裝裝置如如圖(a)所示示，所所用的的氣墊墊導軌軌裝置置由導導軌、、滑塊塊、彈彈射架架等組組成，，在空空腔導導軌的的兩個個工作作面上上均勻勻分布布著一一定數數量的的小孔孔，向向導軌軌空腔腔內不不斷通通入壓壓縮空空氣，，空氣氣會從從小孔孔中噴噴出，，使滑滑塊穩(wěn)穩(wěn)定地地漂浮浮在導導軌上上，這這樣就就大大大減小小了因因滑塊塊和導導軌之之間的的摩擦擦而引引起的的誤差差.(1)下面面是實實驗的的主要要步驟驟：①安裝好好氣墊墊導軌軌，調調節(jié)氣氣墊導導軌的的調節(jié)節(jié)旋鈕鈕，使使導軌軌水平平；②向氣墊墊導軌軌通入入壓縮縮空氣氣；③把打點點計時時器固固定在在緊靠靠氣墊墊導軌軌左端端彈射射架的的外側側，將將紙帶帶穿過過打點點計時時器與與彈射射架并并固定定在滑滑塊1的左左端，，調節(jié)節(jié)打點點計時時器的的高度度，直直至滑滑塊拖拖著紙紙帶移移動時時，紙紙帶始始終在在水平平方向向；④使滑塊塊1擠擠壓導導軌左左端彈彈射架架上的的橡皮皮繩；；⑤把滑塊塊2放放在氣氣墊導導軌的的中間間；⑥先，然后后，讓滑滑塊帶帶動紙紙帶一一起運運動；；接通打打點計計時器器的電電源放開滑滑塊1⑦取下紙紙帶，，重復復步驟驟④⑤⑥⑥，選出出理想想的紙紙帶如如圖(b)所示示；⑧測得滑滑塊1的質質量310g，滑滑塊2(包包括橡橡皮泥泥)的的質量量為205g．完完善實實驗步步驟⑥的內容容．(2)已知知打點點計時時器每每隔0.02s打打一個個點，，計算算可知知兩滑滑塊相相互作作用前前系統(tǒng)統(tǒng)的總總動量量為kg··m/s；；兩滑滑塊相相互作作用后后系統(tǒng)統(tǒng)的總總動量量為kg··m/s(保留留三位位有效效數字字)．．(3)試說說明(2)中兩兩結果果不完完全相相等的的主要要原因因是．0.6200.618紙帶與與打點點計時時器限限位孔孔間存存在摩摩擦2．某某同學學用圖圖所示示的裝裝置通通過半半徑相相同的的A、B兩球(mA>mB)的碰碰撞來來驗證證動量量守恒恒定律律．圖圖中PQ是斜槽槽，QR為水平平槽．．實驗驗時先先使A球從斜斜槽上上某一一固定定位置置G由靜止止開始始滾下下，落落到位位于水水平地地面的的記錄錄紙上上，留留下痕痕跡．．重復復上述述操作作10次，，得到到10個落落點痕痕跡．．再把把B球放在水水平槽上上靠近槽槽末端的的地方，，讓A球仍從位位置G由靜止開開始滾下下，和B球碰撞后后，A、B球分別在在記錄紙紙上留下下各自的的落點痕痕跡．重重復這種種操作10次．．圖甲中中O點是水平平槽末端端R在記錄紙紙上的垂垂直投影影點．B球落點痕痕跡如圖圖乙所示示，其中中米尺水水平放置置，且平平行于G、R、O所在的平平面，米米尺的零零點與O點對齊．．(1)碰碰撞后B球的水平平射程應應取為cm；65.7(65.5～～65.9均可可)(2)在在以下選選項中，，哪些是是本次實實驗必須須進行的的測量()A．水平平槽上未未放B球時，測測量A球落點位位置到O點的距離離B．A球與B球碰撞后后，測量量A球落點位位置到O點的距離離C．測量量A球或B球的直徑徑D．測量量A球和B球的質量量(或兩兩球質量量之比)E．測量量O點相對于于水平槽槽面的高高度ABD(3)實實驗中，，對入射射小球在在斜槽上上釋放點點的高低低對實驗驗影響的的說法中中正確的的是()A．釋放放點越低低，小球球受阻力力越小，，入射小小球速度度越小，，誤差越越小B．釋放放點越低低，兩球球碰后水水平位移移越小，，水平位位移測量量的相對對誤差越越小，兩兩球速度度的測量量越準確確C．釋放點越越高，兩球相相碰時，相互互作用的內力力越大，碰撞撞前后動量之之差越小，誤誤差越小D．釋放點越越高，入射小小球對被碰小小球的作用力力越大，軌道道對被碰小球球的阻力越小小C【解析】(1)如題圖圖所示，用一一盡可能小的的圓把小球落落點圈在里面面，由此可見見圓心C的位置是65.7cm，這也是小小球落點的平平均位置．(2)本實驗驗中要測量的的數據有：兩兩個小球的質質量m1、m2，三個落點的的距離s1、s2、s3，所以應選A、B、D.(3)入射球球的釋放點越越高，入射球球碰前速度越越大，相碰時時內力越大，，阻力的影響響相對減小，，可以較好地地滿足動量守守恒的條件，，也有利于減減少測量水平平位移時的相相對誤差，從從而使實驗的的誤差減小，，選項C正確確．【夯實基礎】】1．如圖所示示為“驗證碰撞中的的動量守恒”的實驗裝置．．(1)下列說說法中不符合合本實驗要求求的是()A．入射球比比靶球質量大大或者小均可可，但二者的的直徑必須相相同B．在同一組組實驗的不同同碰撞中，每每次入射球必必須從同一高高度由靜止釋釋放C．安裝軌道道時末端的切切線必須水平平D．需要的測測量儀器有天天平和刻度尺尺A【解析】本題考查碰撞撞過程中動量量守恒定律．．(1)本實實驗要求入射射球比靶球質質量大，故A選項不合要求求；每次入射射球必須從同同一高度由靜靜止釋放，才才能保證每次次入射的初動動量相同，故故B選項正確；本本實驗利用平平拋運動求速速度，把求速速度轉為求水水平方向位移移，從而使該該實驗得到簡簡化，要保證證小球每次都都做平拋運動動，所以軌道道末端的切線線必須水平，，故C選項正確；根根據需要驗證證表達式可知知D選項正確．②根據動量守恒恒分析可得．．2．在驗證碰碰撞中動量守守恒的實驗中中，實驗要證證明的是動量量守恒定律的的成立，即m1v1＝m1v1′＋m2v2′.(1)按這一一公式的要求求，需測量兩兩小球的質量量和它們碰撞撞前后的水平平速度，但實實驗中我們只只需測量兩小小球的質量和和飛行的水平平距離.這這是由于小球球碰撞后做運動，各球下下落高度相同同，因而它們們的也是相同的，，可用小球飛飛行的水平距距離來代表小小球的水平速速度.平拋飛行時間(2)實驗時時，質量分別別為m1、m2的球半徑大小小均為r，且為已知，要完完成這個實驗驗，必須補充的測測量工具還有有．(3)由于偶偶然因素的存存在，重復操操作時小球落落點不完全重重合是正常的的，落點(如如P點)的確定辦辦法是.毫米刻度尺用一盡可能小的圓把所所有的落點都都圈在里面，，其圓心位置置就是小球落點的平平均位置(4)用圖中中的符號來表表示A、B兩小球碰撞中中動量守恒的的表達式是.(5)兩球質質量應滿足m1m2.>3．氣墊導軌軌(如右圖)工作時，空氣從導導軌表面的小小孔噴出，在導導軌表面和滑滑塊內表面之間間形成一層薄薄薄的空氣層，，使滑塊不與與導軌表面直直接接觸，大大大減小了滑滑塊運動時的的阻力．為了了驗證動量守守恒定律，在在水平氣墊導導軌上放置兩兩個質量均為為a的滑塊，每個個滑塊的一端端分別與穿過過打點計時器器的紙帶相連連，兩個打點點計時器所用用電源的頻率率均為b.氣墊導軌正正常工作后，，接通兩個打打點計時器的的電源，并讓讓兩滑塊以不不同的速度相相向運動，兩兩滑塊相碰后后粘在一起繼繼續(xù)運動．下下圖為某次實實驗打出的點點跡清晰的紙紙帶的一部分分，在紙帶上以相同間距的6個連續(xù)點為為一段劃分紙紙帶，用刻度度尺分別量出出其長度s1、s2和s3.若題中各物物理量的單位位均為國際單單位，那么，，碰撞前兩滑滑塊的動量大大小分別為、，兩滑塊的的總動量大大小為；碰撞后兩兩滑塊的總總動量大小小為.重重復復上上述述實實驗驗，，多多做做幾幾次次．．若若碰碰撞撞前前、、后后兩兩滑滑塊塊的的總總動動量量在在實實驗驗誤誤差差允允許許的的范范圍圍內內相相等等，，則則動動量量守守恒恒定定律律得得到到驗驗證證．．0.2abs10.2abs30.2ab(s1－s3)0.4abs24．如圖圖所示，，在實驗驗室用兩端帶帶有豎直直擋板C和D的氣墊導導軌和有有固定擋擋板的質量量都是M的滑塊A和BⅠ.把兩滑塊A和B緊貼在一起，在A上放質量為m的砝碼，置于導軌上，用電動卡銷卡住A和B，在A和B的固定擋板間放入一輕彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)；【能力提提升】Ⅱ.按下電電鈕使電電動卡銷銷放開，，同時啟啟動兩個個記錄兩兩滑塊運運動時間間的電子子計時器器，當A和B與固定擋擋板C和D碰撞的同同時，電電子計時時器自動動停表，，記下A至C的運動動時間間t1，B至D的運動動時間間t2；Ⅲ.重復復幾次次，取取t1和t2的平均均值．．(1)在調調整氣氣墊導導軌時時應注注意；(2)應測測量的的數據據還有有；(3)只要要關系系式成立，，即可可得出出碰撞撞中守守恒的的量是是mv的矢量量和．．使氣墊墊導軌軌水平平滑塊A的左端端到擋擋板C的距離離s1和滑塊塊B的右端端到擋擋板D的距離離s25．某某同學學把兩兩個質質量不不同的木塊塊用細細線連連接，，中間間夾一個個被壓壓縮了了的輕輕彈簧簧，如圖所所示，，將此此系統(tǒng)統(tǒng)置于于光滑滑水平平桌面面上，，燒斷斷細線線，觀觀察兩兩物體體的運運動情情況，，進行行必要要的測測量，，驗證證兩物物體相相互作作用的的過程程中動動量守守恒.(1)該同同學還還需具具備的的器材材是；(2)需要要直接接測量量的數數據是是；(3)用得得到的的數據據驗證證動量量守恒恒的關關系式式是.刻度尺尺、天天平兩木塊塊質量量m1、m2及其做平平拋運運動的的水平平位移移x1、x2m1x1＝m2x26．在在“驗證動動量守守恒定定律”的實驗驗中，，請回回答下下列問問題.(1)實驗驗記錄錄如圖圖甲所所示，，則A球碰前前做平平拋運運動的的水平平位移移是圖圖中的的，B球被碰碰后做做平拋拋運動動的水水平位位移是是圖中中的.(兩空空均選選填““OM”、“OP”或“ON”)(2)小球球A下滑過過程中中與斜斜槽軌軌道間間存在在摩擦擦力，，這對對實驗驗結果果產生誤誤差(選填填“會”或“不會”).OPON不會(3)實驗驗裝置置如圖圖甲所所示，，A球為入入射小小球，，B球為被被碰小小球，，以下下所列列舉的的在實實驗過過程中中必須須滿足足的條條件是是____A．入入射小小球的的質量量ma，可以以小于于被碰碰小球球的質質量mbB．實實驗時時需要要測量量斜槽槽末端端到水水平地地面的的高度度C．入入射小小球每每次不不必從從斜槽槽上的的同一一位置置由靜靜止釋釋放D．斜斜槽末末端的的切線線必須須水平平，小小球放放在斜斜槽末末端處處，應應能靜靜止(4)在“驗證動動量守守恒定定律”的實驗驗中.某某同學學用如如圖乙乙所示示的裝裝置進進行了了如下下的操操作：：D①先調整整斜槽槽軌道道，使使末端端的切切線水水平，，在一一塊平平木板板表面