专题46验证动量守恒定律实验（原卷版）-2013高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

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2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第八章 动量
专题 46 验证动量守恒定律实验
第一部分 知识点精讲
【实验目的】
验证碰撞中的动量守恒。
【实验原理】
在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量 m1和m2及碰撞前、后物体的速度 v1、v2及v
′1、v′2，找出碰撞前的动量 p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量 p′＝m1v′1＋m2v′2，看碰撞前、后
动量是否守恒。
【实验器材】
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶
布、撞针、橡皮泥。
方案二：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验
光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。
方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验
斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、
圆规、三角板。
　　　　再现实验·重视过程——看过程 注重数据
【实验步骤】
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
1．测质量：用天平测出滑块质量。
2．安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。
3．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度
(① 改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)。
4．验证：一维碰撞中的动量守恒。
方案二：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验
1．测质量：用天平测出两小车的质量。
2．安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车
的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图所示。
3．实验：接通电源，让小车 A运动，小车 B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，
把两小车连接成一体运动。
4．测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由 v＝ 算出速度。
5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验。
6．验证：一维碰撞中的动量守恒。
方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验
1．先用天平测出小球质量 m1、m2。
2．按如图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，调节实
验装置使两小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨
道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平。
3．在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。
4．在白纸上记下重锤线所指的位置 O，它表示入射球 m1碰前的位置。
5．先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复 10 次，用圆规画尽
可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点 P。
6．把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复
10 次，仿上一步骤求出入射小球落地点的平均位置 M和被碰小球落地点的平均位置 N。
7．过 O和N在纸上作一直线。
8．用刻度尺量出线段 OM、OP、ON 的长度。
【数据处理】
方案一：滑块速度的测量：v＝，式中 Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也
可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
方案二：小车速度的测量：v＝，式中 Δx是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测
量，Δt为小车经过 Δx的时间，可由打点间隔算出。
方案三：把两小球的质量和相应的数值代入 m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看是否成立。
【误差分析】
1．系统误差
主要来源于装置本身是否符合要求，即：
(1)碰撞是否为一维碰撞。
(2)实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平，两摆球是否等大，长木板实
验是否平衡掉摩擦力。
2．偶然误差
主要来源于质量 m和速度 v的测量。
【注意事项】
1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
2．方案提醒
(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。
(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖
直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。
(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力。
(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：
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。
3．探究结论
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