高中验证动量守恒定律（动量守恒定律第六节验证动量守恒定律）

实验：验证动量守恒定律

【学习目标】

1、能够说出探究碰撞中的不变量的基本思路。

2、学会同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法。

3、能够处理实验数据。

【重点难点】

重点：碰撞中的不变量的探究学科网

难点：实验数据的处理

导学案（自主、合作、点拨）

【实验目的】验证两小球碰撞前后总动量守恒。

【实验原理】

一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都作平抛运动，由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等。这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只要分别测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s1′和s2′，若m1s1在实验误差允许范围内与m1s1′ m2s2′相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。

【实验器材】斜槽；重锤线；大小相等而质量不等的小球两个；白纸；刻度尺；天平；游标卡尺。

除了上述器材外，还必须有 。

【实验步骤】

1．调整好实演装置，保证斜槽末端点的切线水平，使小支柱与槽口间距等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度，碰后速度方向在同一直线上。

2．在地面上铺好复写纸，在复写纸上铺好白纸，铺好后不能移动。

3．选择入射小球与被撞小球，使入射小球质量大于被撞小球的质量。

4．先不放上被撞小球，让小球从斜槽上某一高度处滚下，重复10次，用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面，圆心P（如图）就是小球落点的平均位置，用刻度尺测量0P数值。

5．把被捧小球放在斜槽边缘处，让入射小球从原来的高度滚下，使它们发生碰撞，重复10次，用上述方法找出入射小球平均落点位置M和被碰小球平均落点位置N，用刻度尺分别测量OM和ON的数值。

6．处理数据。

【注意事项】

1、要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，小支柱与槽口间距离使其等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上。

2、 应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。

3、 每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一挡板，使小球靠着档板，然后释放小球。

4、 白纸铺好后不能移动。

【自己设计表格或列表计算】

【问题与讨论】

1．应使入射小球的质量大于被碰小球的质量，为什么？

2．每次入射小球都必须从槽上相同位置由静止滚下，为什么？

3．在调节实验装置时，为什么要使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平？为什么要使支柱与槽口间距离等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度？

【随堂检测】

1． 在“碰撞中的动量守恒”实验中，下列关于小球落点说法，正确的是（ ）

A．如果小球每次从同一点无初速释放，重复几次的落点一定是重合的。

B．由于偶然因素存在，重复操作时小球落点不重合是正常的，但落点应当比较密集

C．测定P点位置时，如果重复10次的落点分别为P1、P2、P3…P10，则OP应取OP1、OP2、OP3…OP10的平均值，即：.

D．用半径尽量小的圆把P1、P2、P3…P10圈住，这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置P。

2．在“碰撞中的动量守恒”实验中，产生误差的主要原因有（ ）

A．碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向。

B．小球在空中飞行时受到空气阻力。

C．通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差。

D．测量长度时有误差。

3．某同学用图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。

（1）碰撞后B球的水平射程应取为__________cm。

（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：__________(填选项号)。

A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离

B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离

C．测量A球或B球的直径

D．测量A球和B球的质量（或两球质量之比）

E．测量G点相对于水平槽面的高度

4.把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于可以不计摩擦力的 水平桌面上，如图所示。现烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，验证物体问相互作用时动量守恒。

（1）除木板、白纸、复写纸、图钉外还必需的器材是____（填字母代号）；
A．天平
B．刻度尺
C．铅锤
D．秒表
E．弹簧测力计
（2）需直接测量的数据是____；
（3）用所得数据验证动量守恒定律的关系式是____.

,