第1章第3节　科学验证：动量守恒定律—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义

3.0 envi 2024-12-31 4 4 321.46KB 9 页 3知币

侵权投诉

第3节　科学验证：动量守恒定律

学习目标：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．

一、实验原理与设计

质量分别为 m1和m2的两小球 A、B发生正碰，若碰撞前球 A的速度为

v1，球 B静止，碰撞后的速度分别为 v1′和v2′，根据动量守恒定律，应有：

m1v1＝m1v1′＋m2v2′.

可采用“探究平抛运动的特点”实验中测量平抛初速度的方法，设计实验

装置如图甲所示．让球 A从同一位置 C释放，测出不发生碰撞时球 A飞出的水

平距离 lOP，再测出球 A、B碰撞后分别飞出的水平距离 lOM、lON，如图乙所示．

只要验证 m1lOP＝m1lOM＋m2lON，即可验证动量守恒定律．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．

甲　实验装置示意图

乙　水平距离测量示意图

二、实验器材

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(附砝

码)、毫米刻度尺、圆规．

三、实验步骤

(1)用天平测出两个小球的质量．

(2)将斜槽固定在桌边并使其末端水平．在地板上铺白纸和复写纸，通过小

铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点 O.

(3)首先让球 A从斜槽点 C由静止释放，落在复写纸上，如此重复多次．

(4)再将球 B放在槽口末端，让球 A从点 C由静止释放，撞击球 B，两球落

到复写纸上，如此重复多次．

(5)取下白纸，用圆规找出落点的平均位置点 P、点 M和点 N，用刻度尺测

出lOP、lOM 和lON.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

平均落点．

(6)改变点 C位置，重复上述实验步骤．

四、数据分析

将测量的数据记入你设计的表格中，并分析数据，形成结论．

五、误差分析

实验所研究的过程是两个不同质量的球发生水平正碰，因此“水平”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．每次静止释放入射小球的释放点越高，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．

六、注意事项

1．入射小球质量 m1应大于被碰小球质量 m2，若入射小球质量小于被碰小

球质量，则入射小球会被反弹，滚回斜槽后再返回抛出点过程中克服摩擦力做

功，飞出时的速度大小小于碰撞刚结束时的速度大小，会产生较大的误差；

2．斜槽末端的切线必须水平；

3．入射小球与被碰小球的球心连线与入射小球的初速度方向一致；

4．入射小球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下；

5．地面应水平，白纸铺好后，实验过程中不能移动，否则会造成很大的误

差．

【例 1】　用如图所示实验装置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________(填选项前的序号)，间接地解决这个问题．

A．小球做平抛运动的射程

B．小球抛出点距地面的高度 H

C．小球开始释放时的高度 h

(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 S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 S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．测量小球 m1开始释放时的高度 h

B．用天平测量两个小球的质量 m1、m2

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]．

[解析]　(1)验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰

撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是在落地高

度不变的情况下，可以通过测水平射程来体现速度，故答案是 A.

(2)实验时，先让入射球 m1多次从斜轨上 S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 S位置静止释放，与小球 m2相碰，并多次重复．测量

平均落点的位置，找到平抛运动的水平位移，因此步骤中 D、E是必需的，而

且D要在 E之前．至于用天平称质量先后均可以，所以答案是 BDE 或DEB.

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

3 知币 4人已下载

立即下载

第1章第3节　科学验证：动量守恒定律—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义.docx

共9页,预览3页

还剩页未读，继续阅读

第1章第3节　科学验证：动量守恒定律—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择:

第1章 第3节 科学验证：动量守恒定律—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择:

第1章第3节　科学验证：动量守恒定律—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义