验证动量守恒定律
一、目的：验证两小球碰撞中的动量守恒
二、器材
斜槽，两个大小相同而质量不等的小球，天平，刻度尺、重锤线、白
纸、复写纸、圆规、游标卡尺
三、原理
大小相同，质量为m1和m2的两个小球相碰，若碰前m1运动，m2静
止，根据系统动量守恒定律有：m1v1=m1v1′+m2v2′。
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，则小球的水平飞行距
离跟做平抛运动的初速度成正比。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，代入公式就可以验证动量守恒定律。
由于v1、v1′、v2′均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所以
它们飞行时间也相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程
的数值就等于它们的水平速度。在图中分别用OP、OM和O′N表示。
因此只需验证：m1OP=m1OM+m2(ON-2r）即可。
四、步骤
1．在桌边固定斜槽（如图实8-1），使它的末端切线水平，并在它的末
端挂上重锤线。在桌边的地板上铺上记录纸来记录小球的落地点，在纸
上记下重锤线所指位置O点。
2．用天平测出入射球质量m1和被碰球质量m2。
3．用游标卡尺测出两球直径d（两球直径应相等），在纸上标出O′
点，OO′=d。
4．不放被碰球m2，让m1从斜槽顶点A自由滚下，重复若干次记下落地
点平均位置P。
5．把被碰球m2放在斜槽末端支柱上（如图实8-2），使两球处于同一高
度，让m1从A点自由滚下与m2相碰，重复若干次，分别记下m1 、m2落
地点的平均位置M、N。
6．用刻度尺分别测出OP，OM，O′N，验证：是否成立。
五、数据记录及处理（略）
六、注意事项
1．入射球质量m1应大于被碰球质量m2。
2．两球发生正碰，碰后均做平抛运动，这要求通过调整支柱使两球
等高。
3．入射球每一次都从同一高度无初速度释放。
4．在实验中，至少重复10次，用尽可能小的圆把各小球的落点分别
圈在里面，以确定小球落点的平均位置，其目的是为了减小实验误差。
动量守恒定律的验证
一 【实验目的】
1．验证动量守恒定律。
2．学习用比较数据法验证物理规律的方法。
3．用观察法研究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。
二 【实验仪器】
主要由气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等。
三 【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。在本实验中，是利用气垫导轨上两个滑块的碰撞来验证动量守恒定律的。在水平导轨上滑块与导轨之间的摩擦力忽略不计，则两个滑块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，因而碰撞时动量守恒。如m1和m2分别表示两个滑块的质量，以v10、v20、10v、20v分别表示两个滑块碰撞前、后的速度，则由动量守恒定律可得
202101202101vmvmvmvm （2－9－1）
下面分别情况来进行讨论：
1．完全弹性碰撞
在两个滑块相碰撞的两端装上缓冲弹簧，在滑块相碰时，由于缓冲弹簧发生弹性形变后恢复原状，系统的机械能可以看作守恒，两个滑块碰撞前、后的总功能不变，可用公式表示
220221012202210121212121vmvmvmvm （2－9－2）
由（2－9－1）式和（2－9－2）式联合求解可得
21101201220212021021102)(2)(mmvmvmmvmmvmvmmv （2－9－3）
在实验时，若令m1＝m2 ，两个滑块的速度必交换。若不仅m1＝m2 ，且令v20＝0，则碰撞后m1滑块变为静止，而m2滑块却以m1滑块原来的速度沿原方向运动起来。这与公式的推导一致。
实验：验证动量守恒定律
第一课时：实验准备课
一、学生预习课文P193验证动量守恒定律。
二、预习过程中讨论解决以下思考题，教师巡回辅导。
三、用实物投影仪出示本实验思考题：
1、验证碰撞中的动量守恒，需要验证什么关系式？测量困难是什么？
2、该实验中为什么要使两个小球在空中“水平对心碰撞”？实现了“水平对心碰撞”时，球的落点是怎样的？采用水平对心碰撞后，验证动量守恒，变成验证什么关系式？测量哪些量？
3、固定斜槽时应注意什么？怎样判定槽口是否水平？被碰小球和入射小球的质量应满足什么关系？为什么需要这样？如果按课本要求把被磁小球放在小支柱上，调节支柱位置的高度的标准是什么？
4、为什么小球每次都要从同一点滚下，怎样保证每次从同一点滚下？
5、入射小球的射程、被碰小球的射程分别是多少？如何表示？起点、终点分别在什么位置？
6、点O的位置怎样确定？点P、M、N的位置怎样确定？什么是“落点的平均位置”？
7、地面上铺几层纸？依什么次序？在实验过程中纸能否移动？
8、如果不用支柱，被碰小球在被碰前放在槽口，验证动量守恒的关系式是怎样的？测量哪些量？射程起点和终点各在什么位置？
四、实验思考题讨论结束后，教师总结本实验的几个问题：
（一）实验目的：验证动量守恒定律
（二）实验装置：
（三）实验器材
斜槽、两个大小相同但质量不同的小球、天平、刻度尺、白纸、复写纸、游标卡尺
学生总结实验步骤：
1、用天平称出两个小球的质量m1、m2，用游标卡尺测出小球的半径r0。
2、将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线是水平的，被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置，使两球相平碰是埏于同一高度，以保证它们碰撞后的速度方向都在同一条水平直线上。
3、在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了球落地的痕迹，以便记录小球飞出的水平距离，在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示碰撞时小球的球心在纸上的垂直投影。
实验十二 验证动量守恒定律
考纲解读 1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小.2.验证在系统不受外力的作用下，系统内物体相互作用时总动量守恒．
基本实验要求
1． 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．
2． 实验器材
斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．
3． 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入射小球．
(2)按照实验原理图甲安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．
(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)不放被撞小球，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小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．
(5)把被撞小球放在斜槽末端，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和被撞小球落点的平均位置N.如实验原理图乙所示．
(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，看在误差允许的范围内是否成立．
(7)整理好实验器材放回原处．
(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．
规律方法总结
1． 数据处理
验证表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
2． 注意事项
(1)前提条件
保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．
(2)利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1>m2，防止碰后m1被反弹．
考点一 对实验步骤及实验误差分析的考查
例1 某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图1甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
