张甸中学高三物理一轮复习学案 课题：14.2探究动量守恒定律
实验目的：
探究一维碰撞中的动量守恒、一维弹性碰撞的特点． 一、 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′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒． 三、实验器材
方案一：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：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等． 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．
方案四：斜槽、大小相等质量不同的小铜球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板． 四、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．
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：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 1．测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2. 2．安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．
3．实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．
4．测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度．
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：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．
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
方案四：
碰撞前后的速度测量是实验中误差的主要来源，若采用下列实验方法可避免速度的测量．如图所示，将质量分别为m1和m2的两小
球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，且m1>m2，根据动量守恒定律应有：m1v1＝m1v′1＋m2v′2.因小球从斜槽末端飞出后做平抛运动，由平抛运动的知识可知，小球下落高度相同，则飞行时间相同，若用飞行时间作时间单位，则水平速度大小就等于小球飞出的水平距离，则动量守恒时应有：
五、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．
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 六、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)若利用斜槽进行实验，入射球质量应大于被碰球质量，且入射球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放．
3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变． 【例】 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的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)，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，静止地放置在气垫导轨上 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，同时使分别记录滑块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挡板时停止计时，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，得出关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量mv的矢量和，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__________________________________；
(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式．
张甸中学高三物理能力训练作业 2012.2.16
课题：14.2探究动量守恒定律 主备：王昭民 审核：于正华 姓名
1．在“验证动量守恒定律”的实验中，入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放，这
是为了使( )
A．小球每次都能水平飞出槽口 B．小球每次都以相同的速度飞出槽口 C．小球在空中飞行的时间不变 D．小球每次都能对心碰撞
2． 某同学用图所示的装置通过半径相同的A、B两球(mA>mB)的碰
撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，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．重复上述操作10次，得到10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由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．实验中，对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是( )
A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小
B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确
C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小 D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小 3. 某同学用如图所示装置来验证动量守恒定律，让质量为m1的小球
从斜槽某处由静止开始滚下，与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生碰撞．
(1)实验中必须要求的条件是________． A．斜槽必须是光滑的 B．斜槽末端的切线必须水平
C．m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度 D．m1每次必须从同一高度处滚下
(2)实验中必须测量的物理量是________． A．小球的质量m1和m2 B．小球起始高度h C．小球半径R1和R2 D．小球起飞的时间t E．桌面离地面的高度H F．小球飞出的水平距离s 答案：B 答案：C
答案：(1)BCD (2)AF