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第一章 动量及其守恒定律
3.科学验证：动量守恒定律
教学目标
CONTENT
01
02
03
知道验证动量守恒定律实验的注意事项
知道验证过程中需要测量的物理量及其测量方法
知道验证动量守恒定律的实验方法有哪些
动量守恒定律是自然界的普遍规律。前面我们通过气垫导轨实验研究了动量守恒定律，下面我们再通过小球的碰撞实验来验证动量守恒定律。
新课引入
实验探究
（1）验证动量守恒定律；
（2）体会将不易测量的物理量转换为易测量的物理量的
实验设计思想。
斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、白纸、复写纸、小铅锤、天平、毫米刻度尺、圆规
目的
器材
在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度、v′，
找出碰撞前的动量 p = m1+ m22 及碰撞后的动量 p′ = m11′ + m22′ 。
实验原理与设计
平抛运动：x=vt，每个小球平抛高度相同，t相同，只要测出平抛的水平距离就能表示小球速度。
A
B
实验步骤
（1）用天平分别测出半径相同的两小球的质量m1m2,并选定质量大的小球为入射小球。
（2）按图所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽末端的切线要水平。
（3）在地面上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。
（4）在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球碰前的位置。
（5）先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心就是入射小球无碰撞时的落地点P。
A
B
（6）把被碰小球放在轨道末端，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰,重复10次，按照步骤（5）的方法找出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。
P
M
N
O
m1
m2
（7）过 O、N在纸上作一直线，用刻度尺量出线段OP、OM、ON的长度，把两小球的质量和相应位置的数值代入m1 lOP = m1 OM + m2 lON，看是否成立。
m11=m11′ + m22′ m11
m1 lOP = m1 OM + m2 lON
模拟验证动量守恒定律
交流与讨论
1.碰撞前后球A、球B的动量是怎样变化的 从中可得出什么结论
2.分析该实验中实验误差的主要来源，并提出减小实验误差的方法。
3.除气垫导轨和小球碰撞实验外，你还能想到其他实验方案吗
1.碰撞前后球A的动量增加，球B的动量减少，从中可以看出AB系统总动量不变。
2.小球是否从同一高度释放、斜槽末端是否水平、测量误差等。
3.利用弹簧和物块。
例.如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
-10-
(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通过仅测量　　　　(填选项前的符号),间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的射程
典例精析
C
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时先让入射球m1多次从斜轨上Q位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP,然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上Q位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是　　　。(填选项前的符号)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM、ON
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为　　 　　(用(2)中测量的量表示); 若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为　 　　　 (用(2)中测量的量表示)。
ADE
m1·=m1·+m2·
m1·=m1·+m2·
解析:(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定,即v=。
而由H=gt2知,每次竖直高度相等,平抛时间相等。即m1=m1+m2;
则可得m1·=m1·+m2·。故只需测射程,因而选C。
(2)由表达式知,在已知时,需测量m1、m2、,故必要步骤为A、D、E。
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为m1·=m1·+m2·,
若为弹性碰撞同时满足机械能守恒，则
一、实验思路
二、物理量的测量、数据分析
三、实验方案
课堂小结
1.(多选)在验证动量守恒实验时，实验条件是(　 　)
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端的切线是水平的
C．入射球每一次都要从同一高度由静止滚下
D．碰撞的瞬间，入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行
BCD
跟踪练习
2.某同学设计如图甲所示的装置，通过半径相同的 A、B 两球碰撞来探究碰撞过程中的不变量。
(1)碰撞后 B 球的水平射程是_____cm。
65.0
(2)(多选)在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是( )
A. 水平槽上未放 B 球时，A 球落点位置到 O 点的距离
B. A 球与 B 球碰撞后，A、B 两球落点位置到 O 点的距离
C. A、B 两球的质量
D. G 点相对于水平槽面的高度
ABC
3.某同学在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验室具备的实验器材有：斜槽轨道，两个大小相等、质量不同的小钢球 A、B，刻度尺，白纸，圆规，重垂线一条。实验装置及实验中小球运动轨迹及落点平均位置如图甲所示。
(1)对于实验中注意事项、测量器材和需测量的物理量，下列说法中正确的是___.
A. 实验前轨道的调节应注意使槽的末端的切线水平
B. 实验中要保证每次 A 球从同一高处由静止释放
C. 实验中还缺少的测量器材有复写纸和秒表
D. 实验中需测量的物理量只有线段 OP、 OM 和 ON 的长度
AB
（2）实验中若小球 A 的质量为 m1，小球B的质量为m2，当 m1 > m2 时，实验中记下了 O、M、P、N 四个位置，若满足__________________________________（用 m1、 m2、OM、 OP、ON 表示），则说明碰撞中动量守恒。
m1 · OP = m1 · OM + m2 · ON
3.某同学在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验室具备的实验器材有：斜槽轨道，两个大小相等、质量不同的小钢球 A、B，刻度尺，白纸，圆规，重垂线一条。实验装置及实验中小球运动轨迹及落点平均位置如图甲所示。
本节内容结束

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