1、,验证动量守恒定律,实验目的,验证两个小球在碰撞前后动量守恒.,实验原理,mAvA=mAvA+mBvB,2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作平抛运动,用水平射程间接表示小球平抛的初速度：,OP-mA以vA平抛时的水平射程,OM-mA以vA平抛时的水平射程,ON-mB以vB 平抛时的水平射程,验证的表达式：mAOP=mAOM+mBON,点击看动画,1、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零,动量守恒。,2、实验器材：碰撞实验器、两个直径相同质量不同的小球、 复写纸、白纸、重锤线、天平、圆规、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）,实验步骤,、先用天平测量出两个小球的质量mA、
2、mB。,、安装好实验装置,注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。把被碰球放在斜槽前的支柱上,调节实验装置使两球处于同一高度,被碰小球位于入射小球正前方， 两球心间的距离等于槽和支柱间的距离，。垫木板和白纸时,要使木板水平。准确地标绘出槽末端中 心处的竖直投影点O。,、先不放被碰球B,让入射球A从斜槽上同一高度处滚下,重复89次, 用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面,该小圆的圆心,就是入射球的落地点P。,实验步骤,P,64.6cm,、过O、N在纸上作直线,取OO2r,O即为被碰球被碰时球心投影位置。,、把被碰小球B放在支柱上,让入射小球A从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复89次,仿步
3、骤,求出入射小球A的平均落点 M 和被碰小球B的平均落点 N 。,实验步骤,、用刻度尺量OM、OP、ON的长度。把两小球的质量和相应的“速度数值“代入表达式看是否成立:,、整理实验器材，放回原处。,验证的表达式：mAOP=mAOM+mBON,实验步骤,实验测量,主要测量的物理量：a用天平测两球质量mA、mBb用游标卡尺测两球的直径D，并计算半径r。c水平射程：OP、OM、ON,（1）斜槽末端必须水平，检验方法是将小球放在平轨道上任何位置，看其能否都保持静止状态。 （2）入射球每次都必须从斜槽同一位置由静止开始滚下。方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手释放小球。 （3）保证对
4、心碰撞( 正碰）调节小支柱高度使入射小球和被碰小球球心处于同一水平高度，调节支柱位置使其位于水平槽正前方，调节小支柱与槽口间距离使其等于小球直径。 （4）入射球的质量应大于被碰球的质量（保证碰撞后两小球都向前运动） 。,4、注意事项：,（6）入射小球飞出的水平距离应从斜槽的末端点在纸上的垂直投影点O算起，而被碰小球,（5）小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。,飞出的水平距离应从 它的球心在纸上垂直 投影O算起，可用重 锤线先定位O点，然 后在水平线ON上取 OO=2r（r为小球 半径）。,误差分析,1、系统误差：主要来源于装置本身是否
5、符合要求，即： （1）碰撞是否为一维碰撞。 （2）碰后小球的运动不一定是严格的平抛运动，支柱的阻力、空气阻力的影响 入射小球滑动时与轨道间的摩擦不会造成误差！（每次的速度均一样） 2、偶然误差：主要来源于质量m和水平位移s的测量。,3、改进措施： （1）设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件。 （2）采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差。,你能改进来实验方案以简化实验步骤吗？,去掉斜槽前方的小支柱,改进方案：,需验证：,注意：入射小球碰后移动2r距离所受摩擦力会造成误差。,13如图为实验室中验证动量守恒实验装置示意图（1）若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2
6、，半径为r2，则 （ ）Am1 m2 r1 r2 Bm1 m2 r1 m2 r1r2 Dm1 m2 r1r2,C,（2）为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是_。（填下列对应的字母） A直尺 B游标卡尺 C天平 D弹簧秤 E秒表,A C,成立（用m1、m2及图中字母表示）， 即表示碰撞中动量守恒。,（3）设入射小球的质量为m1, 被碰小球的质量为m2, P为碰前入射小球落点的平均位置,则关系式,你还能设计出其他的实验方案来验证动量守恒定律吗？,气垫导轨法 摆球法 打点计时器法,广东省重点中学12月月考检测题12,12.（9分）气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之
7、间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下： a用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB； b调整气垫导轨，使导轨处于水平； c在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上； d用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；,e按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作,当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时结束,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2 (1)实验中还应测量的物理量是 (2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定
8、律的表 达式是 ，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是,B的右端至D板的距离L2,测量质量、时间、距离等存在误差; 由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差,摆球法,须验证关系式为：,mA，mB, L, H,须测量的物理量 ：,B,A,A,o,L,B,A,B,利用打点计时器验证动量守恒定律,1、须要平衡摩擦力 2、一般只能研究完全非弹性碰撞,注意：,BC,DE,O.420,0.417,训练,用图示装置做碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物理量有 A、入射小球和被碰小球的质量 B、入射小球和被碰小球的直径 C、斜槽轨道的末端距地面的高度 D、入射球滚下到抛出时的高度差
9、E、入射球末碰撞时飞出的水平距离 F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离,C D,入射球m1碰撞前的速度以及被碰球m2碰撞后的速度可用其运动的水平位移来表示，图中M、N、P是小球的落点，下列说法中正确的是 A、O是被碰球在碰撞前其球心在纸上的垂直投影 B、O是碰撞前入射球的球心在纸上的垂直投影 C、被碰球碰撞后的动量可表示为 D、入射球碰撞前的动量可表示为,ABC,07年1月北京市崇文区期末统一练习12,12某同学用图甲所示的装置来验证动量守恒定律。图中PQ为斜槽，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。重得上述操作10次，得到1
10、0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 滚下，和b球碰撞后，a、b球 分别在记录纸留下各自的落点 痕迹，重复这种操作10次。（1）确定小球的平均落点的 方法是： 。,图甲,用圆规画尽可能小的圆，把所有的落点圈在里面，圆心即是小球平均落点位置。,（2）图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，b球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面,米尺的零刻点与O点对齐。则撞后b球的水平射程应为 cm。（3）某同学在做该实验时，不小心把a、b球位置换了，即把质量较大的a球（质量为ma）当成了被碰球，把质量较小的b球（质量为mb）当成了入射球
11、。结果b球单独滚下时,平均落点为C点,而b球与a球相碰后均能向前抛出，b球和a球平均落点分别为A点和B点(如图甲所示)。该同学测出了相关的物理量,利用这些数据也能判断碰撞中的动量守恒,判断的依据是看 和 在误差允许的范围内是否相等。,55.7 0.1,2007年理综全国卷 22（2）,22.（2）碰撞的恢复系数的定义为 ，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e=1.非弹性碰撞的e1,某同学借用验证动量守恒定律的实验装置（如图所示）验证弹性 碰撞的恢复系数是否为1， 实验中使用半径相等的钢质 小球1和2,(他们之间的碰撞 可近似视为弹
12、性碰撞),且小 球1的质量大于小球2的质量.,实验步骤如下 安装实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O。 第一步, 不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置.第二步, 把小球2放在斜槽前端边缘处的C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置.第三步, 用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度.,在实验的第一步中小球1落点,小球1与小球2碰后小球1落点,小球1与小球2碰后小球2落点,小球从槽口C飞出后作平抛运动的时间相同,假设为 t,则有 OP=v10 t、 OM =v1 t 、 ON =v2 t,小球2碰撞前静止，即v20=0,OP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关,题目,
