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第一章 動量守恒定律
1.4實驗：驗證動量守恒定律
復 習
1.系統動量守恒的情形有哪些？
系統不受外力或者所受外力的矢量和為零
理想條件
m1 v1 + m2v2 = m1 v1'+ m2 v2'
系統內物體之間的內力遠遠大于外力
系統在某一方向上合外力為零
近似條件
單向條件
2.動量守恒定律的表達式是什么？
如何通過實驗來加以驗證呢？
新課講授
一、實驗思路
碰撞——時間極短，內力遠大于外力，可認為碰撞前后系統動量守恒。
1.生活中什么樣的情景滿足動量守恒的條件？
2.如何實現一維碰撞并測出物體的速度？
m1 v1 + m2v2 = m1 v1'+ m2 v2'
v1
v1/
m1
v2/
m2
m1
m2
如何實現一維碰撞并測出物體的速度？你想到了什么場景？
二、實驗方案——研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
1.實驗器材：氣墊導軌、光電門、天平、兩個滑塊（帶擋光片）、砝碼、彈簧、細繩、彈性碰撞架、撞針、橡皮泥。
2.物理量的測量:
質量：用天平測量滑塊的質量
速度：利用公式 ，式中d為擋光片的寬度,Δt為計時器顯示的擋光片經過光電門所對應的時間。
m1 v1 + m2v2 = m1 v1'+ m2 v2'
二、實驗方案——研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
如何實現不同的碰撞？
在滑塊上加重物可改變碰撞物體的質量
可以實現質量相同/不同的物體相碰，可以實現碰后分開/不分開......
3.實驗步驟：
(1)用天平測出兩滑塊的質量，用刻度尺測出滑塊上擋光片的寬度。
(2)安裝好氣墊導軌，調節導軌下面的調節旋鈕，直到調至導軌水平。
(3)使兩滑塊依次按照不同的方式碰撞，記錄擋光時間，計算滑塊碰撞前后的速度。
(4)數據處理，實驗驗證滑塊碰撞前后動量守恒。
(5)整理儀器。
氣墊導軌為什么調至導軌水平？如何判斷？
如果物體碰撞后的速度方向與原來的方向相反，應該怎樣記錄？
質量不同的滑塊，碰撞后分開
質量不同的滑塊，碰撞后不分開
氣墊導軌已經調成水平，兩個滑塊A、B分別靜置在氣墊導軌上，在滑塊A的右側以及滑塊B的左側都安裝了彈簧片，在滑塊A、B的上方安裝了寬度相同的遮光片。C、D為固定在氣墊導軌上的光電門傳感器，與它們相連的計算機可以記錄遮光片經過光電門的遮光時間。某同學進行的實驗步驟如下：①測量滑塊A、B的質量(含彈簧片及遮光片)，分別記為mA、mB；②測量滑塊A、B上遮光片的寬度，記為d；③給滑塊A一個向右的瞬時沖量，觀察滑塊A的運動情況及A、B兩滑塊在相碰后各自的運動情況；④讀取滑塊A第一次經過光電門C的時間為t1、滑塊B經過光電門D的時間為t2，滑塊A第二次經過光電門C的時間為t3。回答下列問題：(1)為保證本實驗成功，滑塊A的質量應________(填“大于”“等于”或“小于”)滑塊B的質量；(2)碰撞后滑塊A的速度大小為________；(用題中涉及的物理量符號表示)(3)若關系式__________________________________成立，則碰撞過程中，滑塊A、B組成的系統動量守恒。(用題中涉及的物理量符號表示)
研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒
1.實驗器材：斜槽、同體積的鋼球兩個、重垂線、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓規。
2.物理量的測量:
質量：用天平測量滑塊的質量
速度的測量可轉化為水平位移的測量
速度如何測量？
3.實驗步驟：
(1)用天平測出兩個小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球。
(2)安裝實驗裝置，使斜槽末端水平，小球能夠靜止在斜槽末端則說明槽口末端水平。
(3)在地面上適當位置鋪放白紙，白紙上鋪復寫紙，記下斜槽末端鉛垂線所指的位置O。
(4)不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上某固定高度滾下,重復多次。用盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面,圓心P就是小球落點的平均位置。
(5)把被碰小球放在斜槽末端,讓入射小球從同一高度滾下,使它們發生碰撞,重復實驗多次。類似找出碰后入射小球落點的平均位置M和被碰小球的落點的平均位置N。
(6)連接ON,測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數據填入表中。
圓心即為小球平均落點
研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒
注意事項：
(1)斜槽末端點的切線要水平。
(2)入射小球的質量大于被碰小球的質量。
(3)每次入射小球在斜槽上同一高度自由滾下。
(4)白紙鋪好后不能移動。
某實驗小組的同學們用圖甲裝置做驗證動量守恒定律實驗，即研究兩個小球碰撞前、后的動量關系。
(1)實驗中，直接測定小球碰撞前、后的速度是不容易的。同學們經過分析討論，發現________________，因此可以用水平位移間接地來代替小球碰撞前、后的速度。
(2)圖甲中O點是小球拋出點在水平地面上的垂直投影點。實驗時，先將入射球A(質量為m1)多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P(圖中未畫出)，測量水平位移x1；然后把被碰小球B(質量為m2)靜置于軌道的水平末端，再將入射小球A從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球B相撞，找到A、B相碰后各自平均落地點的位置，并分別測量其水平位移x2、x3。多次重復本實驗步驟，以減小實驗誤差。
(3)同學們在實驗中正確操作，認真測量，得出的落點情況如圖乙所示。通過分析可知，落點P為圖乙中的位置________(填“1”“2”或“3”)，若兩球相碰前、后的動量守恒，則m1∶m2＝________。
(1)小球做平拋運動的時間相同　(3)2　6∶1
完成上述實驗后，某實驗小組對裝置進行了改造，如圖丙所示。在水平槽右方豎直固定一木板，使小球A從斜槽上C點由靜止滾下，重復上述實驗的操作，得到兩球落在木板上的平均落點M、P、N。用刻度尺測量木板上與點B等高的點B′到M、P、N三點的高度差分別為L1、L2、L3。則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為________(用所測物理量的字母表示)。
小華在驗證動量守恒定律時，利用在斜面上的兩小車a、b碰撞過程來完成：如圖丙所示，小車a的前端粘有質量不計的橡皮泥，在小車a后連著紙帶，紙帶通過電磁打點計時器，長木板下墊著小木塊，開始時未放小車b，移動長木板下的小木塊，輕推小車a，直到紙帶上打下的點跡__________(填“均勻”或“不均勻”)。然后在小車a的前方放置一個與a材料相同的靜止小車b，推動小車a使之運動，之后與小車b相碰并粘合成一體，若測得實驗中某條打點的紙帶如圖丁所示，O為運動的起點，x1、x2、x3、x4分別為OA、AB、BC、CD的長度，設a的質量為ma、b的質量為mb，要驗證碰撞過程中動量守恒，則要驗證的關系為__________________________(用ma、mb、x1、x2、x3、x4中合適的量來表示)。
均勻　ma x2＝(ma＋mb) x4
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