實驗：驗證動量守恒定律

【學習目标】

1、能夠說出探究碰撞中的不變量的基本思路。

2、學會同一條直線上運動的兩個物體碰撞前後的速度的測量方法。

3、能夠處理實驗數據。

【重點難點】

重點：碰撞中的不變量的探究學科網

難點：實驗數據的處理

導學案（自主、合作、點撥）

【實驗目的】驗證兩小球碰撞前後總動量守恒。

【實驗原理】

一個質量較大的小球從斜槽滾下來，跟放在斜槽前邊小支柱上另一質量較小的球發生碰撞後兩小球都作平抛運動，由于兩小球下落的高度相同，所以它們的飛行時間相等。這樣如果用小球的飛行時間作時間單位，那麼小球飛出的水平距離在數值上就等于它的水平速度。因此，隻要分别測出兩小球的質量m1、m2和不放被碰小球時入射小球在空中飛出的水平距離s1，以及入射小球與被碰小球碰撞後在空中飛出的水平距離s1′和s2′，若m1s1在實驗誤差允許範圍内與m1s1′ m2s2′相等，就驗證了兩小球碰撞前後總動量守恒。

【實驗器材】斜槽；重錘線；大小相等而質量不等的小球兩個；白紙；刻度尺；天平；遊标卡尺。

除了上述器材外，還必須有 。

【實驗步驟】

1．調整好實演裝置，保證斜槽末端點的切線水平，使小支柱與槽口間距等于小球直徑，而且兩球相碰時處在同一高度，碰後速度方向在同一直線上。

2．在地面上鋪好複寫紙，在複寫紙上鋪好白紙，鋪好後不能移動。

3．選擇入射小球與被撞小球，使入射小球質量大于被撞小球的質量。

4．先不放上被撞小球，讓小球從斜槽上某一高度處滾下，重複10次，用盡可能小的圓把所有小球落點圈在裡面，圓心P（如圖）就是小球落點的平均位置，用刻度尺測量0P數值。

5．把被捧小球放在斜槽邊緣處，讓入射小球從原來的高度滾下，使它們發生碰撞，重複10次，用上述方法找出入射小球平均落點位置M和被碰小球平均落點位置N，用刻度尺分别測量OM和ON的數值。

6．處理數據。

【注意事項】

1、要調節好實驗裝置，使固定在桌邊的斜槽末端點的切線水平，小支柱與槽口間距離使其等于小球直徑，而且兩球相碰時處在同一高度，碰撞後的速度方向在同一直線上。

2、 應使入射小球的質量大于被碰小球的質量。

3、 每次入射小球從槽上相同位置由靜止滾下，可在斜槽上适當高度處固定一擋闆，使小球靠着檔闆，然後釋放小球。

4、 白紙鋪好後不能移動。

【自己設計表格或列表計算】

【問題與讨論】

1．應使入射小球的質量大于被碰小球的質量，為什麼？

2．每次入射小球都必須從槽上相同位置由靜止滾下，為什麼？

3．在調節實驗裝置時，為什麼要使固定在桌邊的斜槽末端點的切線水平？為什麼要使支柱與槽口間距離等于小球直徑，而且兩球相碰時處在同一高度？

【随堂檢測】

1． 在“碰撞中的動量守恒”實驗中，下列關于小球落點說法，正确的是（ ）

A．如果小球每次從同一點無初速釋放，重複幾次的落點一定是重合的。

B．由于偶然因素存在，重複操作時小球落點不重合是正常的，但落點應當比較密集

C．測定P點位置時，如果重複10次的落點分别為P1、P2、P3…P10，則OP應取OP1、OP2、OP3…OP10的平均值，即：.

D．用半徑盡量小的圓把P1、P2、P3…P10圈住，這個圓的圓心是入射小球落點的平均位置P。

2．在“碰撞中的動量守恒”實驗中，産生誤差的主要原因有（ ）

A．碰撞前入射小球的速度方向、碰撞後入射小球的速度方向和碰撞後被碰小球的速度方向不是絕對沿水平方向。

B．小球在空中飛行時受到空氣阻力。

C．通過複寫紙描得的各點，不是理想的點，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差。

D．測量長度時有誤差。

3．某同學用圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律。圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕迹。重複上述操作10次，得到10個落點痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞後，A、B球分别在記錄紙上留下各自的落點痕迹。重複這種操作10次。圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。B球落點痕迹如圖所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊。

（1）碰撞後B球的水平射程應取為__________cm。

（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？答：__________(填選項号)。

A．水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離

B．A球與B球碰撞後，測量A球落點位置到O點的距離

C．測量A球或B球的直徑

D．測量A球和B球的質量（或兩球質量之比）

E．測量G點相對于水平槽面的高度

4.把兩個大小相同、質量不等的金屬球用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，置于可以不計摩擦力的 水平桌面上，如圖所示。現燒斷細線，觀察兩球的運動情況，進行必要的測量，驗證物體問相互作用時動量守恒。

（1）除木闆、白紙、複寫紙、圖釘外還必需的器材是____（填字母代号）；
A．天平
B．刻度尺
C．鉛錘
D．秒表
E．彈簧測力計
（2）需直接測量的數據是____；
（3）用所得數據驗證動量守恒定律的關系式是____.

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