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第一章 動量及其守恒定律
第3節 科學驗證：動量守恒定律
問題1：動量守恒定律的條件是什么？
（1）不受外力或所受外力矢量和為零
（2）內力遠大于外力
問題2：如何創造條件，使系統滿足動量守恒的條件？
利用兩物體發生碰撞時，內力遠大于外力的特點，可近似認為碰撞滿足動量守恒的條件.
理解通過小球碰撞實驗來驗證動量守恒定律的實驗原理。
能自主完成實驗操作，能分析實驗數據，利用實驗數據驗證動量守恒定律。
研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒
1.實驗目的：
（1）驗證動量守恒定律；
（2）體會將不易測量的物理量轉換為易測量的物理量的實驗設計思想。
2.實驗器材：斜槽軌道、半徑相等的鋼球和玻璃球、白紙、復寫紙、小鉛錘、天平、毫米刻度尺、圓規
在一維碰撞中，測出物體的質量m和碰撞前后物體的速度、v′，
找出碰撞前的動量 p = mA+ mB2 及碰撞后的動量 p′ = mAA′ + mBB′ 。
平拋運動：x=vt，每個小球平拋高度相同，t相同，只要測出平拋的水平距離就能表示小球速度。
3.實驗原理與設計
4.實驗步驟
（1）測質量：用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球。
（2）安裝：按照圖甲所示安裝實驗裝置，調整固定斜槽使斜槽底端水平。
（3）鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好，記下重垂線所指的位置O。
（4）放球找點，不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復10次。用圓規畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心F就是小球落點的平均位置。
圓心即為小球平均落點
（5）碰撞找點，把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發生碰撞，重復實驗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。
（6）驗證：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mA·lOP=mA·lOM+mB·lON，看等式是否成立。
（7）結束：整理好實驗器材放回原處。
5.注意事項
（1）碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”
（2）斜槽末端的切線必須水平，入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放。
（3）地面須水平，白紙鋪好后實驗過程中不能移動，否則會造成很大的誤差。
交流與討論
1.碰撞前后球A、球B的動量是怎樣變化的 從中可得出什么結論
2.分析該實驗中實驗誤差的主要來源，并提出減小實驗誤差的方法。
3.除氣墊導軌和小球碰撞實驗外，你還能想到其他實驗方案嗎
1.碰撞前后球A的動量增加，球B的動量減少，從中可以看出AB系統總動量不變。
2.小球是否從同一高度釋放、斜槽末端是否水平、測量誤差等。
3.利用彈簧和物塊。
例題：如圖所示,用碰撞實驗器可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分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,但是,可以通過僅測量　　　　(填選項前的符號),間接地解決這個問題。
A.小球開始釋放高度h
B.小球拋出點距地面的高度H
C.小球做平拋運動的射程
C
(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影,實驗時先讓入射球m1多次從斜軌上Q位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP,然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上Q位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復。接下來要完成的必要步驟是　　　。(填選項前的符號)
A.用天平測量兩個小球的質量m1、m2
B.測量小球m1開始釋放高度h
C.測量拋出點距地面的高度H
D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N
E.測量平拋射程OM、ON
(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為　　 　 　(用(2)中測量的量表示); 若碰撞是彈性碰撞,那么還應滿足的表達式為　 　　　 (用(2)中測量的量表示)。
ADE
m1·=m1·+m2·
m1·=m1·+m2·
1.(多選)在驗證動量守恒實驗時，實驗條件是(　 　)
A．斜槽軌道必須是光滑的
B．斜槽軌道末端的切線是水平的
C．入射球每一次都要從同一高度由靜止滾下
D．碰撞的瞬間，入射球和被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行
BCD
2．在做“驗證動量守恒定律”的整個實驗過程中，入射小球多次滾下都應從斜槽上的同一位置無初速度釋放，這是為了（　　）
A．保證小球每次都水平地飛出槽口
B．保證小球每次都以相同速度飛出槽口
C．保證小球在空中飛行時間不變
D．保證小球每次都沿同一方向運動
B
3.某同學用如圖甲所示裝置來驗證動量守恒定律，實驗時先讓小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下痕跡，重復10次；然后再把小球b靜置在斜槽軌道末端，讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下，和小球b相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次．回答下列問題：
(1)在安裝實驗器材時斜槽的末端應 ．
(2)小球a、b質量ma、mb的大小關系應滿足ma mb，兩球的半徑應滿足ra________rb.(均選填“＞”“＜”或“＝”)
(3)本實驗中小球平均落地點的位置距O點的距離如圖乙所示，小球a、b碰后的平均落地點依次是圖乙中的________點和________點．
A
C
保持水平
＞
＝
(4)在本實驗中，驗證動量守恒的式子是下列選項中的________．
A．ma·OC＝ma·OA＋mb·OB
B．ma·OB＝ma·OA＋mb·OC
C．ma·OA＝ma·OB＋mb·OC
B
4.在驗證動量守恒定律時,用圖1所示裝置進行驗證,在長木板右端下面墊放小木片,平衡好摩擦力。小車P的前端粘有橡皮泥,后端連著紙帶。接通電源,輕推小車P使之運動,小車P運動一段時間后,與原來靜止的小車Q相碰,并粘在一起繼續運動。(已知打點計時器所用電源頻率為50 Hz)
(1)兩車碰撞前后打出的紙帶如圖2所示。測得小車P的質量mP=0.60 kg,小車Q的質量mQ=0.40 kg,由以上數據求得碰前系統總動量為 kg·m/s,碰后系統總動量為 kg·m/s。(結果保留3位有效數字)
(2)實驗結論: 。
答案 (1)0.480 0.475
(2)在誤差允許的范圍內,兩車碰撞前后動量守恒

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