高中物理动量守恒定律概念及实验

高中物理动量守恒在碰撞中的动量变化在高中物理的学习中，动量守恒定律是一个极其重要的概念，尤其是在研究碰撞问题时，它能够帮助我们清晰地理解和分析物体在相互作用过程中的动量变化情况。

首先，让我们来明确一下什么是动量。

动量（momentum）用字母“p”表示，它等于物体的质量“m”乘以速度“v”，即 p ＝ mv。

动量是一个矢量，其方向与速度的方向相同。

而动量守恒定律指的是：如果一个系统不受外力或者所受合外力为零，那么这个系统的总动量保持不变。

在碰撞现象中，动量守恒定律有着广泛的应用。

碰撞可以分为弹性碰撞和非弹性碰撞。

弹性碰撞是一种理想的情况，在弹性碰撞中，不仅动量守恒，而且动能也守恒。

比如说两个质量分别为 m1 和 m2 的小球，它们的速度分别为 v1 和 v2，发生弹性碰撞后，速度分别变为 v1' 和 v2' 。

根据动量守恒定律，有 m1v1 ＋ m2v2 ＝ m1v1' ＋ m2v2' ；同时，由于动能守恒，还满足 1/2m1v1²＋ 1/2m2v2²＝ 1/2m1v1'²＋ 1/2m2v2'²。

通过联立这两个方程，我们就可以求解出碰撞后的速度 v1' 和 v2' 。

非弹性碰撞则相对复杂一些。

在非弹性碰撞中，动量守恒，但动能不守恒，有一部分动能会转化为其他形式的能量，比如内能。

比如一辆车撞到一堵墙后停下来，这就是一个非弹性碰撞，车的动能减少了，但动量是守恒的。

为了更深入地理解碰撞中的动量变化，我们来看一个具体的例子。

假设在一个光滑的水平面上，有一个质量为 2kg 的小球 A 以 5m/s 的速度向右运动，与一个质量为 3kg 静止的小球 B 发生正碰。

碰撞后，小球 A 以 1m/s 的速度向左运动。

根据动量守恒定律，我们可以列出方程：mAvA ＋ mBvB ＝ mAvA' ＋ mBvB'其中，m A ＝ 2kg，v A ＝ 5m/s，m B ＝ 3kg，v B ＝ 0，v A' ＝－1m/s。

高中物理动量守恒定律的实验验证在高中物理的学习中，动量守恒定律是一个极其重要的概念。

它不仅在理论上有着深刻的意义，在实际的科学研究和工程应用中也发挥着关键作用。

为了更深入地理解和掌握这一定律，通过实验进行验证是必不可少的环节。

动量守恒定律指出，如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变。

简单来说，就是在一个封闭的系统中，相互作用的物体在碰撞前后，它们的总动量是相等的。

要验证动量守恒定律，我们可以设计多种实验。

其中，较为常见且易于操作的是“气垫导轨上的滑块碰撞实验”。

在这个实验中，气垫导轨是关键的实验设备。

它通过喷出的气体在导轨和滑块之间形成一层薄薄的气膜，大大减小了滑块与导轨之间的摩擦力，从而可以近似地认为滑块在水平方向上不受外力作用。

实验中，我们使用两个质量不同的滑块，分别在滑块上安装遮光片。

通过光电门和计时器，可以精确测量滑块通过光电门的时间，进而计算出滑块通过光电门时的速度。

当两个滑块在气垫导轨上发生碰撞时，我们分别记录碰撞前、后两个滑块通过光电门的速度。

根据动量的定义，动量等于质量乘以速度。

分别计算碰撞前两个滑块的总动量和碰撞后两个滑块的总动量，如果两者相等，就验证了动量守恒定律。

在进行实验操作时，需要注意一些细节。

比如，要确保气垫导轨水平放置，否则滑块会受到重力的分力影响，导致实验结果不准确。

还要保证遮光片能够准确地通过光电门，并且光电门的位置要固定好，以减小测量误差。

除了气垫导轨上的滑块碰撞实验，还有“平抛运动验证动量守恒定律”的实验。

这个实验的原理是利用平抛运动的水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的特点。

实验中，让一个小球从斜槽的顶端滚下，与放在斜槽末端的另一个静止小球发生碰撞。

碰撞后，两小球分别做平抛运动。

通过测量两小球平抛运动的水平位移，结合平抛运动的时间，可以计算出碰撞前后两小球的水平速度。

再根据动量的定义，计算碰撞前后两小球的总动量。

在这个实验中，要注意斜槽末端的切线要水平，保证小球离开斜槽后做平抛运动。

高中物理实验分析动量守恒定律在高中物理学中，实验是培养学生实践能力和科学思维的重要环节之一。

其中，对于动量守恒定律的实验分析具有重要的意义。

本文将围绕高中物理实验分析动量守恒定律展开讨论，从实验设计、实验步骤和实验结果三个方面进行详细分析。

一、实验设计动量守恒定律是物理学中的基本定律之一，它指出在一个孤立系统中，如果没有外力作用，系统的总动量将保持不变。

为了验证该定律，我们可以设计一组实验来观察和分析物体碰撞过程中动量的变化情况。

在实验设计过程中，我们需要准备一台弹簧测力计、一组小球（质量不同）、一个水平放置的测量轨道、一个带有刻度的测量尺和一台计时设备。

实验的主要步骤如下：二、实验步骤1. 首先，我们需要确定实验中使用的小球的质量，并将其标注为m1和m2。

2. 将测力计固定在测量轨道的一个端点，使其竖直向下悬挂。

3. 在轨道的另一个端点放置一球m1，将其与测力计连接起来。

4. 将另一球m2放置在m1前方的一定距离处。

5. 在m2球的背面放置一个刻度尺，用于测量球碰撞后的位移变化。

6. 准备好计时设备。

7. 用手将m1球拉向m2球，使其发生碰撞，并开始计时。

8. 观察碰撞过程中的测力计读数和刻度尺上的位移变化，并记录下来。

9. 根据记录的数据，计算碰撞前后小球的速度和动量，并进行分析。

三、实验结果根据实验步骤中记录的数据，我们可以计算出小球碰撞前后的速度和动量。

通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 在碰撞过程中，小球的动量守恒。

2. 碰撞前后小球的速度有所变化，但总动量保持不变。

3. 碰撞后小球的位移和碰撞前速度的大小有关系。

4. 较大质量的小球在碰撞中受到的力更大，位移较小。

5. 较小质量的小球在碰撞中受到的力较小，位移较大。

通过以上实验结果，我们验证了动量守恒定律在物理实验中的适用性。

实验数据的分析和结果的讨论也进一步加深了我们对动量守恒定律的理解。

总结：通过对高中物理实验的分析，我们可以看到实验是学习物理知识的重要途径之一。

高中物理必备知识点：动量守恒定律及其应用总结第二课时动量守恒定律及其应用第一关：基本关与高考前景基础知识一、动量守恒定律知识解释(1)内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变.(2)数学表达式①p=p′.也就是说，系统相互作用前的总动量P等于相互作用后的总动量P'，如果有两个相互作用的物体，通常写为：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'② δp=p′-p=0。

即系统总动量的增量为零.③δp1=-δp2.也就是说，相互作用系统中的物体被分成两部分，其中一部分动量的增量等于另一部分动量的增量，且方向相反(3)动量守恒定律成立的条件内力不会改变系统的总动量，而外力可以改变系统的总动量。

在以下三种情况下，可以使用动量守恒定律：①系统不受外力或所受外力的矢量和为零.② 系统上的外力远小于系统的内力。

例如，在碰撞或爆炸的瞬间，外力可以忽略③系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零,或外力远小于内力,则该方向动量守恒(分动量守恒).灵活的学习和应用1.如图所示，a、b两物体的质量ma>mb,中间用一段细绳相连并在一被压缩的弹簧,放在平板小车c上后,a、b、c均处于静止状态.若地面光滑,则在细绳被剪断后,a、b从c上未滑离之前,a、b在c上向相反方向滑动过程中（）a、如果a、B和C之间的摩擦力相同，由a和B组成的系统的动量守恒，由a、B和C组成的系统的动量也守恒b.若a、b与c之间的摩擦力大小不相同,则a、b组成的系统动量不守恒,a、b、c组成的系统动量也不守恒c、如果a、B和c之间的摩擦力不同，由a和B组成的系统的动量不守恒，但由a、B和c组成的系统的动量守恒d.以上说法均不对分析：当两个物体a和B形成一个系统时，弹簧力是内力，a、B和C之间的摩擦力是外力。

当a、B和C之间的摩擦力相反时，由a和B组成的系统的合力为零，动量守恒；当a、B和C之间的摩擦力不相等时，由a和B组成的系统上的组合外力不为零，对于由a、B和C组成的系统，动量不守恒，因为弹簧的弹性力以及a和B和C之间的摩擦力都是内力，无论a和B之间的摩擦力，B和C是否相等，由a、B和C组成的系统的合力为零，动量守恒，因此选项a和C是正确的，选项B和D是错误的答案：ac注：（1）动量守恒的条件是系统不受外力或组合外力为零。

动量守恒定律与系统的能量守恒类似，系统的动量也存在守恒的情况。

动量什么情况下才守恒呢？动量守恒定律又是通过什么实验来验证的呢？我们下面就来研究动量守恒定律的内容。

动量守恒定律的内容如果一个系统不受外界力或所受外界的力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。

还可以表述为，当没有外界的力作用时，系统内部不同物体间动量相互交换，但总动量之和为固定值。

动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既适用于宏观物体，也适用于微观粒子；既适用于低速运动物体，也适用于高速运动物体。

提醒同学们，动量也是矢量。

如静止的铀核发生α衰变，反冲核和α粒子的动量的动量变化大小相同，方向相反，动量变化的矢量和是零，但两个动量在数量上都增大了。

动量守恒定律的公式基本公式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′；此公式为两个物体动量守恒的表达式，多个物体碰撞可以写成：m1v1+m2v2+……=m1v1′+m2v2′+……公式还可以写成p1+p2=p1′+p2′，或者Δp1+Δp2=0，Δp1=-Δp2（动量变化量守恒）下面，我们来探究动量守恒定律的条件是什么?动量守恒定律的条件用一句话来说动量守恒的前提条件：在规定的方向上，系统不受“外界的力”。

这句话共有三个要素：1方向；2系统；3外力。

（1）关于方向的说明：在探究动量是否守恒的时候，要首先明确方向，一般规定碰撞或运动所在的直线对应的方向(正负两个方向均可)。

（2）对“外力”的理解：这个“外力”指的是“外界的力”，与研究系统内部的力无关，什么是内部的力呢？举个例子，比如两个人在理想冰面互推的“推力”，等等。

而外力呢？对于这两个人来说，墙给某个人的力就是（这个系统）外界的力。

（3）系统的说明：使用动量守恒定律，必须是两个或两个以上的物体构成的系统，或者爆破为两个物体的整体。

总之一句话，我们研究动量的对象是多个物体组成的系统。

（4）需要记忆的动量守恒定律模型：总结:“光滑面两球相撞”、“冰面互推”、“两个弹簧链接的物体”、“斜面上滑动小物块”、“子弹射入木块”、“火箭发射”、“人在船面上走动”、“二起脚空中爆破”、“粒子裂变”等。

高中物理动量守恒实验报告高中物理动量守恒实验报告引言：动量守恒是物理学中的一个重要定律，它指出在一个封闭系统中，总动量保持不变。

为了验证这一定律，我们进行了一系列的实验。

本报告将详细介绍实验的目的、实验装置、实验步骤、实验数据及分析结果，并对实验结果进行讨论和总结。

实验目的：本实验的目的是验证动量守恒定律。

通过观察和测量不同物体的碰撞过程，我们可以确定碰撞前后物体的动量变化情况，并验证动量守恒定律。

实验装置：实验所需的装置包括：动量守恒装置、两个小车、光电门、计时器、测量尺等。

实验步骤：1. 将动量守恒装置放置在平滑的水平桌面上。

2. 将两个小车放在动量守恒装置的轨道上，使它们靠近并保持相对静止。

3. 调整光电门的位置，使其能够准确地测量小车的运动时间。

4. 用测量尺测量小车的质量，并记录下来。

5. 在实验开始前，确保动量守恒装置的轨道平整，并保证小车能够自由运动。

6. 用计时器测量小车的运动时间，并记录下来。

7. 重复实验多次，取平均值。

实验数据及分析结果：我们进行了三组实验，每组实验重复了五次。

下面是我们的实验数据和分析结实验组一：小车1的质量为0.2kg，小车2的质量为0.3kg。

碰撞前，小车1的速度为0.5m/s，小车2的速度为-0.3m/s。

碰撞后，小车1的速度为-0.1m/s，小车2的速度为0.7m/s。

实验组二：小车1的质量为0.4kg，小车2的质量为0.4kg。

碰撞前，小车1的速度为0.2m/s，小车2的速度为-0.4m/s。

碰撞后，小车1的速度为-0.3m/s，小车2的速度为0.1m/s。

实验组三：小车1的质量为0.5kg，小车2的质量为0.6kg。

碰撞前，小车1的速度为0.3m/s，小车2的速度为-0.2m/s。

碰撞后，小车1的速度为-0.2m/s，小车2的速度为0.4m/s。

通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 在碰撞前后，两个小车的动量之和保持不变，验证了动量守恒定律。

高中物理实验测量碰撞中的动量守恒实验目的：通过测量碰撞实验中的物体质量和速度，验证动量守恒定律。

实验器材：1. 碰撞台2. 弹簧3. 动量计4. 测量尺实验原理：根据动量守恒定律，系统的总动量在碰撞前后保持不变。

碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。

动量（p）的计算公式为p = m * v，其中p为动量，m为物体质量，v为物体速度。

实验步骤：1. 将碰撞台放在水平桌面上，并确保它稳定。

2. 在碰撞台上装配好弹簧，调节弹簧的张力，使其可以均匀释放能量。

3. 在碰撞台的一侧放置一个物体A，并用动量计进行测量，记录下物体A的质量和速度。

4. 将物体A释放，让其发生碰撞，并记录下碰撞后物体A和物体B 的速度。

5. 使用测量尺测量物体A和物体B的质量，并记录下来。

实验结果记录：1. 物体A的质量：m1 = （记录数值）kg速度：v1 = （记录数值）m/s2. 物体B的质量：m2 = （记录数值）kg速度：v2 = （记录数值）m/s实验数据处理：根据动量守恒定律，碰撞前后的总动量应该相等。

因此，可以计算出碰撞前后物体A和物体B的总动量。

碰撞前总动量：p1 = m1 * v1碰撞后总动量：p2 = m1 * v1 + m2 * v2通过计算碰撞前后总动量的差值，可以得到实验测量的误差。

若差值接近0，则说明动量守恒定律得到验证。

实验结论：根据实验结果，我们计算出碰撞前总动量和碰撞后总动量的差值为（计算结果），并发现其误差非常小，接近于0。

因此，我们可以得出结论：在碰撞过程中，物体的动量守恒成立。

实验注意事项：1. 实验过程中要注意安全，确保无人员受伤。

2. 碰撞台要放置在稳定的桌面上，避免碰撞台的晃动影响实验结果。

3. 实验前要校准动量计，并确保其准确度。

4. 在进行测量时，要保持仪器的稳定，并尽量减小人为误差。

实验改进措施：1. 可以进行多次实验，取平均值，以提高数据的准确性。

2. 使用更精密的测量仪器，如高精度的动量计和测量尺。

动量守恒碰撞实验碰撞是物体之间发生的一种相互作用，而动量守恒定律是描述碰撞过程中动量之和守恒的基本原理。

本文将介绍动量守恒碰撞实验的原理、装置及实验过程，并讨论实验结果。

一、实验原理动量守恒是一个重要的物理定律，在碰撞实验中起着关键作用。

根据动量守恒定律，一个封闭系统中的总动量在碰撞前后保持不变。

在碰撞实验中，我们可以利用这一原理来研究物体的运动性质。

二、实验装置为了进行动量守恒碰撞实验，我们需要准备以下装置：1. 碰撞平台：用于放置进行碰撞的物体。

2. 物体：可以是小球、车辆等，需要记录各物体的质量和初速度。

3. 准直器：用于保证物体碰撞时的准直运动。

4. 高速摄像机：用于记录碰撞瞬间的影像。

5. 数据采集器：用于记录实验中的数据。

三、实验步骤1. 准备工作：设置碰撞平台和物体，并将摄像机准备好。

2. 确定碰撞前的初速度：利用测量工具测量各物体的初速度，并记录下来。

3. 进行碰撞：使物体运动到碰撞平台上，让它们发生碰撞，同时摄像机记录碰撞瞬间的影像。

4. 观察实验结果：通过高速摄像机的影像，可以观察到碰撞瞬间物体的变化，从而分析碰撞后物体的运动情况。

5. 数据采集：利用数据采集器记录实验过程中的数据，包括物体的质量、初速度、碰撞后的速度等。

6. 数据处理与分析：根据实验数据，进行动量守恒定律的验证与分析，计算各物体的动量，并比较碰撞前后的总动量是否保持不变。

四、实验结果与讨论通过实验数据与观察结果，我们可以进行对碰撞实验的结果进行讨论。

首先，计算碰撞前后各物体的动量，根据动量守恒定律可以得出总动量是否守恒。

如果总动量守恒，则说明实验结果符合动量守恒定律。

然后，观察碰撞后物体的运动情况，可以判断碰撞是否是弹性碰撞（动能守恒）或者非弹性碰撞（动能不守恒）。

此外，我们还可以分析碰撞过程中的动量转移情况，研究碰撞实验对物体的影响。

五、实验应用与展望动量守恒碰撞实验在物理学中有广泛的应用，可以用于研究碰撞事故、质点的运动、动能转化等问题。

验证动量守恒定律一、实验原理m1v1+m2v2=m1v1 +m2v2二、实验方法控制变量法三、实验分类1、气垫导轨型2、摆球型3、斜面型4、斜槽型四、实验过程——以斜槽型为例（常考）1、用天平测出两小球的质量，并选定质量较大的小球作为入射小球。

2、安装实验装置，注意时斜槽底端水平。

3、白纸在下，复写纸在上，在适当的位置放好，记下中垂线所在的位置O。

4、不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度静止释放，重复多次，用圆规画尽量小的圆将所有的落点圈在里面，则圆心位置P即为小球落点的平均位置。

5、把被撞小球放置斜槽末端，让小球由同一释放点静止释放，使其碰撞，重复多次，用上述方法测量出入射小球和被撞小球的落点位置，标记为“M”和“N”。

6、连接ON，测量线段L OM、L OP和L ON的长度实验结果：验证M L OP与M L OM+m L ON是否相等五、注意事项1、入射小球质量M大于被撞小球m，即M>m。

2、两个小球大小相等。

3、斜槽末端切线水平。

4、小球每次应由同一点静止释放。

经典例题1、某同学采用如图所示的装置，利用A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．图中MN是斜槽，N R为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，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个落点痕迹平均位置P；再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从固定位置由静止开始滚下，与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次得到10个落点痕迹平均位置E、F．（1）若A球质量为m1，半径为r1；B球质量为m2，半径为r2，则 （单选）A．m1＞m2r1＞r2B．m1＞m2r1＜r2C．m1＞m2r1=r2D．m1＜m2r1=r2（2）以下提供的器材中，本实验必需的是 （单选）A．刻度尺B．打点计时器C．天平D．秒表（3）设A球的质量为m1，B球的质量为m2，则本实验验证动量守恒定律的表达式为（用装置图中的字母表示） ．2、某同学用如图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中P Q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由静止开始滑下，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 由静止开始滑下，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，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，E、F、J是实验中小球落点的平均位置．①为了使两球碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：A 球的直径 B 球的直径（“大于”、“等于”或“小于”）；为减小实验误差，在两球碰撞后使A 球不反弹，所选用的两小球质量关系应为m A m B （选填“大于”、“等于”或“小于”）；②在以下选项中，本次实验必须进行的测量是 ；A ．水平槽上未放B 球时，A 球落点位置到O 点的距离B ．A 球与B 球碰撞后，A 球、B 球落点位置分别到O 点的距离C ．A 球和B 球在空中飞行的时间D ．测量G 点相对于水平槽面的高③已知两小球质量m A 和m B ，该同学通过实验数据证实A 、B 两球在碰撞过程中动量守恒，请你用图中的字母写出该同学判断动量守恒的表达式是 ．光说不练，等于白干1、在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为m A 和m B ．（1）现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上 ．A ．秒表B ．刻度尺C ．天平D ．圆规（2）如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的有 ． A. MP ON m m B A B. MP OM m m B A C. MN OP m m B A D.MNOM m m B A 2、如图1所示，在做“碰撞中的动量守恒”实验中．（1）下面是本实验部分测量仪器或工具，需要的是 ．A ．秒表B ．天平C ．刻度尺D ．弹簧秤（2）完成本实验，下列必须要求的条件是 ．A．斜槽轨道末端的切线必须水平B．入射球和被碰球的质量必须相等C．入射球和被碰球大小必须相同D．入射球每次不必从轨道的同一位置由静止滚下（3）某次实验中用游标卡尺测量小球的直径，如图2所示，该小球的直径为 mm．（4）某次实验中得出的落点情况如图3所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为 ．3、如图1所示，用“碰撞实验器”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：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O．接下来的实验步骤如下：步骤1：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；步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．（1）对于上述实验操作，下列说法正确的是A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道末端必须水平D．小球1质量应大于小球2的质量（2）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有 ．A．A、B两点间的高度差h1B．B点离地面的高度h2C．小球1和小球2的质量m1、m2D．小球1和小球2的半径r（3）当所测物理量满足表达式 （用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律．如果还满足表达式 （用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失．（4）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图2所示．在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接．使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′．用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3．则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所测物理量的字母表示）．4、某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体．继续做匀速运动，他设计的具体装置如图（a）所示，在小车A后接着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．（1）若已得到打点纸带如图（b），并将测得的各计数点间距离标在图上，A为运动起始的第一点，则应选 段起计算A的碰前速度，应选 段来计算A和B碰后的共同速度（以上两格填“AB”或“BC”或“DC”或“DE”）（2）已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0，20kg，由测量结果可得：碰前总动量=kg•m/s，碰后总动量=kg•m/s．5、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来验证动量守恒定律，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m A、m B．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，验证动量守恒定律的表达式是，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因可能是 （至少写出两点）（3）利用上述实验数据是否可以测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？（填“可以”或“不可以”）6、某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律．装置固定在水平面上，圆弧形轨道下端切线水平．两球半径相同，两球与水平面的动摩擦因数相同．实验时，先测出A、B两球的质量m A、m B，让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放，记下其在水平面上滑行距离的平均值x0，然后把球B静置于轨道下端水平部分，并将A从轨道上同一位置由静止释放，并与B相碰，重复多次．①为确保实验中球A不反向运动，则m A、m B应满足的关系是；②写出实验中还需要测量的物理量及符号： ；③若碰撞前后动量守恒，写出动量守恒的表达式： ；④取m A=2m B，x0=1m，且A、B间为完全弹性碰撞，则B球滑行的距离为 ．。

高中物理实验：动量守恒定律的验证进一步熟悉气垫导轨、通用电脑计数器的使用方法。

用观察法研究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。

【实验仪器】气垫导轨，电脑计数器，气源，物理天平等。

_动量守恒定律【实验原理】如果某一力学系统不受外力，或外力的矢量和为零，则系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律。

本实验中利用气垫导轨上两个滑块儿的碰撞来验证动量守恒定律的。

在水平导轨上滑块儿与导轨之间的摩擦力忽略不计，则两个滑块儿在碰撞时除受到相互作用的内力外，在水平方向不受外力的作用，因而碰撞的动母守恒。

用弹性碰投验证动量守恒定律用完全非弹性硅撞验证动量守恒——动量守恒定律目的：验证平行四边形法则。

器材：方木板一个、白纸一张、弹簧秤两个、橡皮条一根、细绳套两个、三角板、刻度尺，图钉几个。

主要测量：a.用两个测力计拉细绳套使橡皮条伸长，绳的结点到达某点O。

结点O的位置。

记录两测力计的示数F1、F2。

两测力计所示拉力的方向。

b.用一个测力计重新将结点拉到O点。

记录：弹簧秤的拉力大小F及方向。

b.方木板应水平放置。

c.弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致，并与木板平行.d.两个分力和合力都应尽可能大些.e.拉橡皮条的细线要长些，标记两条细线方向的两点要尽可能远些.f.两个分力间的夹角不宜过大或过小，一般取600---1200为宜验证动量守恒定律原理：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。

m1v1=m1v1/+m2v2/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-----m1以v1平抛时的水平射程实验仪器：斜槽、重锤、白纸、复写纸、米尺、入射小球、被碰小球、游标卡尺、刻度尺、圆规、天平。

实验条件：a.入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1＞m2)b.入射球半径等于被碰球半径c.入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滑下。

d.斜槽未端的切线方向水平e.两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上a.用天平测两球质量m1、m2b.用游标卡尺测两球的直径，并计算半径。

实验验证动量守恒定律一、实验目的验证碰撞中的动量守恒．二、实验原理1．质量为m1和m2的两个小球发生正碰，假设碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′．2．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．那么小球的水平速度假设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，即m1OP＝m1OM＋m2ON．假设在实验误差允许X围内成立，就验证了两小球组成的系统碰撞前后总动量守恒．式中OP、OM和ON的意义如下图．三、实验器材斜槽，大小相等质量不同的小钢球两个，重垂线一条，白纸，复写纸，天平一台，刻度尺，圆规，三角板．四、实验步骤1．用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为碰撞球．2．按照图所示安装实验装置，调整固定斜槽，调整时应使斜槽末端水平．3．白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下重垂线所指的位置O．4．不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次，用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．5．把被碰小球放在槽口上，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N，如下图．6．连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度，将测量数据填入表中，最后代入m1OP＝m1OM ＋m2ON，看在误差允许的X围内是否成立．五、须知1．斜槽轨道末端的切线必须水平，判断是否水平的方法是将小球放在斜槽轨道平直部分任一位置，假设小球均能保持静止，那么说明斜槽末端已水平．2．入射小球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放，可在斜槽适当高度处固定一挡板，使小球靠着挡板，然后释放小球．3．入射球的质量应大于被碰球的质量．4．实验过程中确保实验桌、斜槽、记录所用的白纸的位置要始终保持不变．5．在计算时一定要注意m1、m2与OP、OM和ON的对应关系．6．应尽可能的在斜槽较高的地方由静止释放入射小球．六、误差分析1．小球落点位置确定的是否准确是产生误差的一个原因，因此在确定落点位置时，应严格按步骤中的4、5去做．2．入射小球每次是否从同一高度无初速度滑下是产生误差的另一原因．3．两球的碰撞假设不是对心正碰那么会产生误差．4．线段长度的测量产生误差．5．入射小球释放的高度太低，两球碰撞时内力较小也会产生误差．实验的操作与数据处理如图，用“碰撞实验器〞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 ．小球开始释放高度hB ．小球抛出点距地面的高度HC ．小球做平抛运动的射程(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m 1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m 2静置于轨道的水平部分，再将入射球m 1从斜轨上S 位置静止释放，与小球m 2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 ．用天平测量两个小球的质量m 1、m 2B ．测量小球m 1开始释放的高度hC ．测量抛出点距地面的高度HD ．分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、NE ．测量平抛射程OM 、ON(3)假设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)；假设碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为________________(用(2)中测量的量表示)．(4)经测定，m 1＝45．0 g ，m 2＝7．5 g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如下图．碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1′，那么p 1∶p 1′＝________∶11；假设碰撞结束时m 2的动量为p 2′，那么p 1′∶ p 2′＝11∶________．实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′为________． (5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大，请你用(4)中的数据，分析和计算出被碰小球m 2平抛运动射程ON 的最大值为________cm ．[思路点拨] 此题可根据平抛运动、能量守恒定律等知识求解．[解析] (1)该实验是验证动量守恒定律，也就是验证两球碰撞前后动量是否相等，即验证m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′，由题图中装置可以看出，不放被碰小球m 2时，m 1从抛出点下落高度与放上m 2两球相碰后下落的高度H 相同，即在空中做平抛运动的下落时间t 相同，故有v 1＝OP t ，v 1′＝OM t ，v 2′＝ON t，代入m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′，可得m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON ，只需验证该式成立即可，在实验中不需测出速度，只需测出小球做平抛运动的水平位移即可． (2)需先找出落地点才能测量小球的水平位移，测量小球的质量无先后之分． (3)假设是弹性碰撞，还应满足能量守恒， 即12m 1v 21＝12m 1v 1′2＋12m 2v 2′2， 即m 1·OP 2＝m 1·OM 2＋m 2·ON 2．(4)p 1p 1′＝m 1·OP m 1·OM ＝OP OM ＝44.835.2＝14∶11． p 1′p 2′＝m 1·OM m 2·ON ＝45.0×35.207.5×55.68＝11∶2．9． p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OP m 1·OM ＋m 2·ON＝45.0×44.8045.0×35.20＋7.5×55.68≈1(1～1．01均可)． (5)当两球发生弹性碰撞时，碰后m 2的速度最大，射程最大，由m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON 与m 1·OP 2＝m 1·OM 2＋m 2·ON 2可解出ON 的最大值为76．8 cm ．[答案] (1)C (2)ADE 或DEA 或DAE(3)m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OPm 1·OM 2＋m 2·ON 2＝m 1·OP 2 (4)14 2．9 1(1～1．01均可)(5)76．8实验的改进与创新如下图为气垫导轨上两个滑块A 、B 相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz ．开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动．滑块A 、B 的质量分别为200 g 、300 g ，根据照片记录的信息，A 、B 离开弹簧后，A 滑块做________运动，其速度大小为________m /s ，本实验中得出的结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________．[解析] 由题图可知，A 、B 离开弹簧后，均做匀速直线运动，开始时v A ＝0，v B ＝0，A 、B 被弹开后，v A ′＝0．09 m /s ，v B ′＝0．06 m /s ，m A v A ′＝0．2×0．09 kg ·m /s ＝0．018 kg ·m /sm B v B ′＝0．3×0．06 kg ·m /s ＝0．018 kg ·m /s 由此可得：m A v A ′＝m B v B ′，即0＝m B v B ′－m A v A ′结论：两滑块组成的系统在相互作用过程中质量与速度乘积的矢量和守恒．[答案] 匀速直线 0．09 两滑块组成的系统在相互作用过程中质量与速度乘积的矢量和守恒1．(多项选择)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差( )A ．导轨安放不水平B ．小车上挡光板倾斜C ．两小车质量不相等D ．两小车碰后连在一起解析：选AB ．选项A 中，导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；选项B 中，挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差，所以答案应为A 、B ．2．(多项选择)在做利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量的实验中，以下说法正确的选项是( )A ．悬挂两球的细线长度要适当且等长B ．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C ．两小球必须都是刚性球且质量相同D ．两小球碰后可以粘合在一起共同运动解析：选ABD ．两线等长能保证两球正碰，也就是对心碰撞，以减小实验误差，所以A正确．由于计算碰撞前速度时用到了mgh ＝12mv 2－0，即初速度为0时碰前的速度为v ＝2gh ，B 正确．本实验中对小球的材质性能无要求，C 错误．两球正碰后，有各种运动情况，所以D 正确．3．(多项选择)在用打点计时器做“探究碰撞中的不变量〞实验时，以下哪些操作是正确的( )A ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C ．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D ．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源 解析：选BC ．车的质量可以用天平测量，没有必要一个用撞针而另一个用橡皮泥配重．这样做的目的是为了碰撞后两车粘在一起有共同速度，选项B 正确；打点计时器的使用原那么是先接通电源，C 项正确．4．在利用平抛运动做“探究碰撞中的不变量〞实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端的切线保持水平，这样做的目的是( )A ．入射球得到较大的速度B ．入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向C ．入射球与被碰球碰撞时动能无损失D ．入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出解析：选B ．实验中小球能水平飞出是实验成功的关键，只有这样才能使两个小球在空中运动时间相等．5．“探究碰撞中的不变量〞的实验中，入射小球质量m 1＝15 g ，原来静止的被碰小球质量m 2＝10 g ，由实验测得它们在碰撞前后的x －t 图象如下图，由图可知，入射小球碰撞前的m 1v 1是________，入射小球碰撞后的m 1v ′1是________，被碰小球碰撞后的m 2v ′2是________．由此得出结论________________________________________________________________________．解析：由题图可知碰撞前m 1的速度大小v 1＝0.20.2m/s ＝1 m/s 故碰撞前的m 1v 1＝0．015×1 kg ·m/s ＝0．015 kg ·m/s碰撞后m 1的速度大小v ′1＝0.3－0.20.4－0.2m/s ＝0．5 m/s m 2的速度大小v ′2＝0.35－0.20.4－0.2m/s ＝0．75 m/s 故m 1v ′1＝0．015×0．5 kg ·m/s ＝0．007 5 kg ·m/sm2v′2＝0．01×0．75 kg·m/s＝0．007 5 kg·m/s可知m1v1＝m1v′1＋m2v′2．答案：0．015 kg·m/s 0．007 5 kg·m/s0．007 5 kg·m/s 碰撞中mv的矢量和是守恒的量6．用如下图的装置可以完成“探究碰撞中的不变量〞实验．(1)假设实验中选取的A、B两球半径相同，为了使A、B发生一维碰撞，应使两球悬线长度________，悬点O1、O2之间的距离等于________．(2)假设A、B两球的半径不相同，利用本装置能否完成实验？如果你认为能完成，请说明如何调节？解析：(1)为了保证一维碰撞，碰撞点应与两球在同一条水平线上．故两球悬线长度相等，O1、O2之间的距离等于球的直径．(2)如果两球的半径不相等，也可完成实验．调整装置时，应使O1、O2之间的距离等于两球的半径之和，两球静止时，球心在同一水平高度上．答案：(1)相等球的直径(2)见解析7．把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接起来，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于摩擦可以忽略不计的水平桌面上，如下图，现烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，探究物体间发生相互作用时的不变量．测量过程中：(1)还必须添加的器材有________________________________________________________________________．(2)需直接测量的数据是________________________________________________________________________．解析：两球被弹开后，分别以不同的速度离开桌面做平抛运动，两球做平抛运动的时间相等，均为t＝2hg(h为桌面离地的高度)．根据平抛运动规律，由两球落地点距抛出点的水平距离x＝v·t，知两物体水平速度之比等于它们的射程之比，即v1∶v2＝x1∶x2，因此本实验中只需测量x1、x2即可．测量x1、x2时需准确记下两球落地点的位置，故需要直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤和木板等．假设要探究m1x1＝m2x2或m1x21＝m2x22或x1m1＝x2m2是否成立，还需要用天平测量两球的质量m1、m2．答案：(1)直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板、天平(2)两球的质量m1、m2以及它们做平抛运动的射程x1、x28．某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如下图．在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．(1)假设已得到打点纸带如下图，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，那么应选________段计算小车甲的碰前速度，应选________段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两空选填“AB〞“BC〞“CD〞或“DE〞)．(2)已测得小车甲的质量m甲＝0．40 kg，小车乙的质量m乙＝0．20 kg，由以上测量结果可得：碰前m甲v甲＋m乙v乙＝________kg·m/s；碰后m甲v′甲＋m乙v′乙＝________kg·m/s．(3)通过计算得出的结论是什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析：(1)观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度．(2)v甲＝BCΔt＝1．05 m/s，v′＝DEΔt＝0．695 m/sm甲v甲＋m乙v乙＝0．420 kg·m/s碰后m甲v′甲＋m乙v′乙＝(m甲＋m乙)v′＝0．60×0．695 kg·m/s＝0．417 kg·m/s．(3)在误差允许X围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的．答案：(1)BCDE(2)0．420 0．417(3)在误差允许X围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。

第2节动量和动量定理1．物体质量与速度的乘积叫动量，动量的方向与速度方向相同。

2．力与力的作用时间的乘积叫冲量，冲量的方向与力的方向相同。

3．物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受合力的冲量，动量变化量的方向与合力的冲量方向相同。

一、动量及动量的变化1．动量(1)定义：物体的质量和速度的乘积。

(2)公式：p＝mv。

(3)单位：千克·米/秒，符号：kg·m/s。

(4)矢量性：方向与速度的方向相同。

运算遵守平行四边形定则。

2．动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量)，Δp＝p′－p(矢量式)。

(2)动量始终保持在一条直线上时的动量运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表方向，不代表大小)。

二、冲量1．定义：力与力的作用时间的乘积。

2．公式：I＝F(t′－t)。

3．单位：牛·秒，符号是N·s。

4．矢量性：方向与力的方向相同。

5．物理意义：反映力的作用对时间的积累效应。

三、动量定理1．内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。

2．表达式：mv′－mv＝F(t′－t)或p′－p＝I。

1．自主思考——判一判(1)动量的方向与速度方向一定相同。

(√)(2)动量变化的方向与初动量的方向一定相同。

(×)(3)冲量是矢量，其方向与力的方向相同。

(√)(4)力越大，力对物体的冲量越大。

(×)(5)若物体在一段时间内，其动量发生了变化，则物体在这段时间内的合外力一定不为零。

(√)2．合作探究——议一议(1)怎样理解动量的矢量性？提示：动量是物体的质量与速度的乘积，而不是物体的质量与速率的乘积，动量的方向就是物体的速度方向，动量的运算要遵守矢量法则，同一条直线上的动量的运算首先要规定正方向，然后按照正负号法则运算。

(2)在地面上垫一块较厚的软垫(如枕头)，手拿一枚鸡蛋轻轻的释放让它落到软垫上，鸡蛋会不会破？动手试一试，并用本节知识进行解释。