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1.4 实验：验证动量守恒定律
实验: 验证动量守恒定律
一. 实验目的
二、实验原理
碰撞过程中系统的总动量近似守恒。
两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。 —— 一维碰撞
方案一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
1.实验设计：利用气垫导轨使两滑块发生一维碰撞，
2.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、
滑块等。
气垫导轨
碰撞滑块
光电门
d
挡光条
测出滑块经过光电门的时间 t，挡光条的宽度为d
则滑块通过光电门的速度为：
v = d/t
1）选取两个质量相同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开。
3.实验探究：
2）在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥（尼龙拉扣），碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。
新知讲解
3.实验探究：
3）原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这是反冲。这种情况可以通过下面的方式实现。
在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。
新知讲解
一个运动滑块撞击静止滑块，（mAv+mB·0=mA·0+mBv）两者交换速度，总动量不变。
两个静止滑块被弹簧片弹开，一个向左，一个向右，总动量依然为零。（0=mAv-mBv）
一个运动滑块撞击静止滑块，撞后两者粘在一起，总动量不变。mAv=(mA+mB)v共
两个滑块质量相等
新知讲解
实验问题：
1.气垫导轨是否需要调节水平，怎么检验是否水平？
需要。轻推小车使其运动，看是否为匀速运动。
2.如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？
规定正方向，若与规定正方向相反，则记录为负值。
3.试猜想以上三种情况，碰撞前后物体的动能之和有什么变化？
实验的第一种情况：动能之和不变
实验的第二种情况：动能之和减小
实验的第三种情况：动能之和增大
课堂练习
1、某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实验。实验装置如图所示,下面是实验的主要步骤:
①安装好气垫导轨和光电门,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平
②测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d ③到得A、B两滑块的质量(包含遮光片)m1、m2 ④向气垫导轨通入压缩空气
⑤利用气垫导轨左右的弹射装置,使滑块A、B分别向右和向左运动,测出滑块A、B在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为Δt1和Δt2
⑥观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起,运动方向与滑块B碰撞前运动方向相同,此后滑块A再次经过光电门时挡光时间为Δt
(1)碰撞前A、B滑块的速度大小各为　　 　　、　　 　。
(2)为了验证碰撞中动量守恒,需要验证的关系式是　　　　　　　(用题中物理量表示)。
(3)有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能。请用上述实验过程测出的相关物理量,表示出A、B系统在碰撞过程中损失的机械能ΔE=　　　　。
方案二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
1.实验设计：利用斜槽使两滑块发生一维碰撞，
2.实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。
3.实验装置
4.实验步骤
5.注意事项：
方案二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
(1)入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下；
(2)斜槽末端必须水平(平抛运动)；
(3)一维碰撞(小球尺寸相同)；
(4)入射球的质量应大于被碰球的质量(不反弹)。
随堂练习
练2、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．
(1)实验中，直接测量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
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开始释放的高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到小球m1、小球m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM、ON
ADE
随堂练习
练3、某同学用如图甲所示装置来验证动量守恒定律，实验时先让小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复10次；然后再把小球b静置在斜槽轨道末端，让小球a仍从原固定点由静止开始滚下，和小球b相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．回答下列问题：
(1)在安装实验器材时斜槽的末端应________．
(2)小球a、b质量ma、mb的大小关系应满足ma________mb，两球的半径应满足ra________rb.(均选填“＞”“＜”或“＝”)
(3)本实验中小球平均落地点的位置距O点的距离如图乙所示，小球a、b碰后的平均落地点依次是图乙中的________点和________点．
(4)在本实验中，验证动量守恒的式子是下列选项中的________．
A．ma·LOC＝ma·LOA＋mb·LOB
B．ma·LOB＝ma·LOA＋mb·LOC
C．ma·LOA＝ma·LOB＋mb·LOC
A
C
保持水平
＞
＝
B

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