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(共16張PPT)
第一章 動量和動量定理
第3節 科學驗證：動量守恒定律
動量守恒定律是自然界的普遍規律。前面我們通過氣墊導軌實驗研究了動量守恒定律，下面我們再通過小球的碰撞實驗來驗證動量守恒定律。
1.實驗器材：
研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒
2.實驗原理：用兩個大小相同，質量不相等的小球的碰撞來研究動量。
入射小球發生碰撞前的落地點P。碰撞后入射小球落地點的平均位置M，被碰小球落地點的平均位置N。
斜槽、大小相等質量不同的小球兩個、重垂線、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓規、三角板。
m1
m2
O
P
M
N
入射小球
被碰小球
因平拋的時間相同，則
故應驗證的關系式為：m1 OP= m1 OM+m2 ON
要驗證的關系是
（1）先用天平測出入射小球、被碰小球質量m1、m2(m1>m2)。
（2）將斜槽固定在鐵架臺上，使槽的末端水平。
（3）在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復寫紙。
3. 實驗步驟：
（4）在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射小球和被碰小球開始平拋的位置。
（5）先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一位置處靜止滾下，重復 10 次，用圓規畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射小球不碰撞時的落地點。
圓心即為小球平均落點
O
P
M
N
m1
入射小球
（6）把被碰小球放在斜槽軌道末端，讓入射小球從同一位置靜止滾下，使它們發生正碰，重復 10 次，同理求出入射小球落點的平均位置 M 和被碰小球落點的平均位置N。
（7）用刻度尺測出線段 OM、OP、ON 的長度，把兩小球的質量和相應的水平位移數值代入m1 OP＝m1 OM＋m2 ON，看等式是否成立。
O
P
M
N
m1
m2
入射小球
被碰小球
① 斜槽末端的切線必須水平；
② 入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；
③ 要保證對心碰撞，兩球必須大小相等；
⑤ 小球的諸多落點要用用圓規畫盡可能小的圓把所有的小球落點都圈在里面，該小圓的圓心即為小球的平均落點 ；
④ 選質量較大的小球作為入射小球，以免碰撞后小球反彈；
4.注意事項
⑥ 實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。
本實驗運用轉換法，即將測量小球做平拋運動的初速度轉換成測平拋運動的水平位移；由于本實驗僅限于研究系統在碰撞前后動量的關系，所以各物理量的單位不必統一使用國際單位制的單位。
5.數據處理
碰撞前后質量 碰撞前水平距離 碰撞后水平距離
入射小球 m1=45g OP=44.80cm OM=35.20cm
被碰小球 m2=7.5g ON=55.60cm
6.實驗記錄
分析：
兩球碰撞前的動量之和：
p＝m1 OP＝45.0×44.80 g·cm＝2016 g·cm，
碰撞后的總動量：
p′＝m1 OM＋m2 ON＝(45.0×35.20＋7.5×55.60) g·cm
＝2 001 g·cm。
結論：
在實驗誤差允許范圍內，在斜槽末端兩小球組成的系統碰撞時動量守恒。
7．誤差分析
（1）系統誤差：
主要來源于裝置本身是否符合要求，即：
① 碰撞是否為一維碰撞。
② 實驗是否滿足動量守恒的條件。如斜槽末端切線方向是否水平，兩碰撞球是否等大。
（2）偶然誤差：主要來源于質量和速度的測量。
1.在研究斜槽末端小球碰撞時動量守恒的實驗中,實驗裝置如圖所示,實驗中( )
A.不需要測量小球的質量m
B.需要測量小球下落的高度h
C.用重垂線來檢測斜槽末端是否水平
D.用小球的水平位移大小表示碰撞前后的速度大小
D
2.某同學設計如圖甲所示的裝置，通過半徑相同的 A、B 兩球碰撞來探究碰撞過程中的不變量。
(1)碰撞后 B 球的水平射程是_____cm。
65.0
(2)(多選)在以下四個選項中，本次實驗必須進行的測量是( )
A. 水平槽上未放 B 球時，A 球落點位置到 O 點的距離
B. A 球與 B 球碰撞后，A、B 兩球落點位置到 O 點的距離
C. A、B 兩球的質量
D. G 點相對于水平槽面的高度
ABC
3.某同學在做“驗證動量守恒定律”的實驗中，實驗室具備的實驗器材有：斜槽軌道，兩個大小相等、質量不同的小鋼球 A、B，刻度尺，白紙，圓規，重垂線一條。實驗裝置及實驗中小球運動軌跡及落點平均位置如圖甲所示。
(1)對于實驗中注意事項、測量器材和需測量的物理量，下列說法中正確的是___.
A. 實驗前軌道的調節應注意使槽的末端的切線水平
B. 實驗中要保證每次 A 球從同一高處由靜止釋放
C. 實驗中還缺少的測量器材有復寫紙和秒表
D. 實驗中需測量的物理量只有線段 OP、 OM 和 ON 的長度
AB
（2）實驗中若小球 A 的質量為 m1，小球B的質量為m2，當 m1 > m2 時，實驗中記下了 O、M、P、N 四個位置，若滿足_____________________________（用 m1、 m2、OM、 OP、ON 表示），則說明碰撞中動量守恒。
m1 · OP = m1 · OM + m2 · ON
3.某同學在做“驗證動量守恒定律”的實驗中，實驗室具備的實驗器材有：斜槽軌道，兩個大小相等、質量不同的小鋼球 A、B，刻度尺，白紙，圓規，重垂線一條。實驗裝置及實驗中小球運動軌跡及落點平均位置如圖甲所示。

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