【物理教案】2021江苏高考物理：第六章实验八验证动量守恒定律

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实验八　验证动量守恒定律
1．实验原理
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
、
v
′，算出碰撞前的动量 p＝
m1
v
1＋m2
v
2及碰撞后的动量 p′＝m1
v
1′＋m2
v
2′，看碰撞前后动量是否相等．
2．实验器材
斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规、重垂线．
3．实验步骤
(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)按照如图 1甲所示安装实验器材．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．
图1
(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置 O.
(4)不放被撞小球，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
小的圆把小球所有的落点都圈在里面．圆心 P就是小球落点的平均位置．
(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，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和被撞小球落点的平均
位置 N.如图乙所示．
(6)连接 ON，测量线段 OP、OM、ON 的长度．将测量数据填入表中．最后代入 m1·
O
P
＝m1·
O
M
＋m2·
O
N
，看在误差允许的范围内是否成立．
(7)整理好实验器材，放回原处．
(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．
1．数据处理
验证表达式：m1·
O
P
＝m1·
O
M
＋m2·
O
N
2．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)选质量较大的小球作为入射小球；
(4)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．
例1　(2019·广西钦州市 4月综测)如图 2甲，某实验小组采用常规方案验证动量守恒定
律．实验完成后，该小组又把水平木板改为竖直木板再次实验，如图乙所示．图中小球半径
均相同、质量均已知，且 mA>mB，B、B′ 两点在同一水平线上．
图2
(1)若采用图甲所示的装置，实验中还必须测量的物理量是__________________________．
(2)若采用图乙所示的装置，下列说法正确的是______．
A．必需测量 BN、BP 和BM 的距离
B．必需测量 B′N、B′P和B′M的距离
C．若
m
A
B
′
P
＝
m
A
B
′
M
＋
m
B
B
′
N
，则表明此碰撞动量守恒
D．若
m
A
B
′
N
＝
m
A
B
′
M
＋
m
B
B
′
P
，则表明此碰撞动量守恒
答案　(1)OM、OP 和ON 的距离　(2)BC
解析　(1)如果采用题图甲所示装置，由于小球平抛运动的时间相等，故可以用水平位移代替
速度进行验证，故需要测量 OM、OP 和ON 的距离；
(2)采用题图乙所示装置时，利用水平距离相等，根据下落的高度可确定飞行时间，从而根据
高度表示出对应的水平速度，故需测量 B′N、B′P和B′M的距离，小球碰后做平抛运动，
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