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实验：验证动量守恒定律
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第一章 动量守恒定律
人教物理选择性必修1
一、实验思路
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
m1，v1，v1′，
m2，v2，v2′
检验：碰撞前后总动量是否守恒，即
1.确定实验的研究系统；
2.如何使系统所受合外力为零；
3.需要测量的物理量.
二、物理量的测量
三、数据分析
1.实验器材
气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两个(带挡光片)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
2.实验原理
1）质量的测量：
2）速度的测量：
利用公式 测出碰前m1的速度v1和碰后m1的速度v1 和m2的速度v2
Δx—遮光条宽度
Δt—遮光条经过光电门的时间
3）利用加重物来改变滑块的质量
4)不同碰撞情况的实现：
①原来连在一起的物体由于有相互斥力而分开，这也是一种碰撞，如图甲，烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动。
②在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架可以得到能量损失很小的碰撞，如图乙。
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，这样可以得到能量损失很大的碰撞，如图丙。
3.实验步骤
(4)使两滑块依次发生甲、乙、丙图所示的碰撞情况，记录挡光时间，计算滑块碰撞前后的速度。
(1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。
(2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。
(6)整理实验仪器.
(5)改变滑块质量，重复步骤(4)。
(7)数据处理，寻找守恒量.
(3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或稍微左右摆动。
4.注意事项
1）保证是一维碰撞。
2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平仪。
3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。
4）考虑到速度的矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。
5.误差分析
(1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。
(2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响
带来的误差。
(3)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测
量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减
小偶然误差的影响。
参考案例2 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
铁架台、斜槽、大小相同质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。
1.实验器材
2.实验步骤
4）不放被碰小球，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。
1）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）按要求安装好实验装置，并调整斜槽使斜槽末端切
线水平。
3）白纸在下，复写纸在上，在适当位置铺放好。在白纸
上记下斜槽末端重垂线所指的位置O。
6）测量OP、OM、ON的长度，在误差允许的范围内，看
m1·OP＝m1·OM＋m2·ON是否成立。
5）把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽上同一高度
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和被碰小球落
点的平均位置N。
8）整理好实验器材并放回原处。
7）使入射小球从斜槽不同高度处滚下，重复(4)(5)(6)。
3.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。
3、注意事项
4、误差分析
1.斜槽末端的切线必须水平；
2.选质量较大的小球作为入射小球；
1）系统误差
①碰撞前后两物体v是否共线
②是否满足动量守恒的条件
斜槽末端切线方向是否水平
两碰撞球是否等大
②采取多次测量求平均值的方法来减小偶然误差。
2）偶然误差
3）改进措施
①设计方案时应保证碰撞前后两物体的速度是否沿同一条
直线，且尽量满足动量守恒的条件。
质量m的测量
小球落点的确定
长度的测量。
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