实验07：验证动量守恒定律.docx

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1、实验七：验证动量守恒定律【实验播放】1、实验目的：(1)验证两小球碰撞中的动量守恒；(2)掌握实验操作步骤和所需的实验仪器的性能；(3)知道实验注意事项，会进行误差分析，并在实验中尽量减小误差。2、实验原理：质量为m1和m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有m1v1=m1v1+m2v2。因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，则小球的水平速度若用飞行时间作时间单位，在数值上就等于小球飞出的水平距离．所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入公式就可验证动量守恒定律。3、实验器材

2、斜槽、大小相等而质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规。4、实验步骤(1)先用天平测出小球质量m1、m2。(2)如图1所示，安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽水平方向的末端．调节实验装置使两个相碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心联机与轨道末端的切线平行，以确保碰撞后的速度方向水平。(3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球被碰前的位置，如图所示。(5)先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处自由滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆，把所有的小

3、球落点围在里面，圆心就是入射球不碰撞时的落地点P。(6)把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从同一高度处自由滑下，使它们发生正碰，重复10次，仿步骤⑤求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。(7)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。把两小球的质量和相应的速度数值代入m1OP=m1OM+m2ON，看是否成立．(8)整理实验器材，放回原处。15、数据处理入射球、被碰球都是从同—高度开始做平抛运动，故它们平抛运动的时间都相同，设为t，入射球从斜槽轨道上某—点由静止释放后，落在P点，它平抛运动的起点为斜槽OP轨道的末端，共平抛运动的水平位移为OP，水平速度v′=，入射球从斜

4、槽轨道上的tOM同一点由静止释放，与被碰球碰撞后分别落在M、N点，它们的水平速度分别为v1′=，t2ON，如果动量守恒，则应有m1112v，亦即m1OP=m1OM2ON，v′=v=mv+m+mt12只要证明这个关系正确，就验证了机械能守恒。6、注意事项(1)斜槽末端的切线必须水平。(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。(3)入射球质量应大于被碰球的质量。(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录所用自纸的位置要始终保持不变。斜槽末端必须水平，检验方法是把小球放在斜槽末端平轨道上任何位置，看其能否保持静止状态．7、误差分析实验所研究的过程是两个不同质量的金属球发生水平正碰，因此“水

5、平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。实验中两球球心高度不在同一水平面上，给实验带来误差．每次静止释放入射球的释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小，应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。本实验代入计算的量并不多，只有小球的质量和碰撞前后两个小球平抛的水平位移，因此质量的测量和水平位移的测量是产生误差的主要原因，应尽量准确。【试题解析】例1在“验证动量守恒定律”的实验中，应选用下列器材中的()．A．碰撞实验器(包括斜槽、支柱、重垂线和两个小球)、米尺和游标卡尺、圆规、白纸、复写纸及压块B．碰撞实验器、弹簧秤及吊盘、米尺、游标卡尺、秒表、圆规、白纸

6、、复写纸及压块C．碰撞实验器、托盘天平及砝码、米尺和游标卡尺、秒表、圆规、白纸、复写纸及压块D．碰撞实验器、托盘天平及砝码、米尺和游标卡尺、圆规、白纸、复写纸及压块解析本实验所需器材除碰撞实验器中包括的斜槽、支柱、重垂线和入射小球、被碰小球外，还应选取D中所列器材，这是因为要用天平及砝码分别测量两个小球的质量，并确定质量大的小球作为人射小球；用游标卡尺测两个小球的直径；用米尺分别测量入射小球和被碰小球落地点的位置；用圆规确定两个小球多次落地点的平均位置；用压块2压住铺在地板上面的白纸及复写纸以确定小球落地的点迹．应选D组器材．例2在“验证动量守恒定律”的实验中，设计思想巧妙之处在于用

7、长度测量代替速度测量，试分析说明为什么可以这样做．解析本实验中两小球的碰撞是水平方向上的对心正碰，碰撞前后两球的速度都沿水平方向且在同一条直线上，故两球飞离槽口后均做平抛运动．由平抛运动性质可知，平抛物体水平初速度v0=s．x是物体落地点与抛出点的水平距离，t是物体下落高度ht所用的时间，只要物体下落高度相同，它们飞行的时间就相同．如果用物体飞行的时间做时间单位，物体在水平方向的距离在数值上就等于物体在水平方向上的速度值．本实验中小球下落高度相同，下落时间