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1、一、实验目的 1.探究碰撞中的不变量。 2.探究一维弹性碰撞的特点。 二、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。 三、实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。 方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。,实验:验证动量守恒定律,四、实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1.测质量：用天平
2、测出滑块质量。 2.安装：正确安装好气垫导轨。 3.实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量。改变滑块的初速度大小和方向)。 4.探究碰撞中的不变量。 方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 1.测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。 2.安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。 3.实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。,4.测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。 5.改变条件：改变碰撞条件，重复实验。 6.探究碰撞中的不变量。 方案三：在
3、光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 1.测质量：用天平测出两小车的质量。 2.安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。 3.实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动。 4.测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v=xt算出速度。 5.改变条件：改变碰撞条件、重复实验。 6.探究碰撞中的不变量。,五、注意事项 1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2.方案提醒：(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。 (2)若利用
4、摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。 (3)探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。 六、误差分析 1.系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即： (1)碰撞是否为一维碰撞。 (2)实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。 2.偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量。 3.改进措施：(1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件。 (2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差。,热点一 实验原理的考查,【解析】(1)分析纸带上的点迹可以看
5、出，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度，故BC段能准确地描述小车A碰前的运动情况，应当选择BC段计算小车A碰前的速度，而DE内小车运动稳定，故应选择DE段计算碰后A和B的共同速度。 (2)小车A碰撞前的速度 m/s=1.050 m/s 小车A在碰撞前： mAv0=0.401.050 kgm/s=0.420 kgm/s 碰后A和B的共同速度 m/s=0.695 m/s 碰撞后A和B： (m1+m2)v共=(0.20+0.40)0.695 kgm/s=0.417 kgm/s 结论：在误差许可的范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的。,【例2】气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用 气
6、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来探究碰撞中的不变量，实验装 置如图3.5-2-3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mA、mB。 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，静止地放置在气垫导 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
7、 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，得出关系式_成立，即可得出碰撞中 守恒的量是mv的矢量和，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相 等，产生误差的原因是_ _。 (3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表 达式。,热点二 实验数据的处理,图3.5-2-3,测量的物理量为B的右端至D板的距离L2,不水平等造成误差,有测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨,【解析】(1)要测量B的速度必须要先测出B的位移和该位移所用时间，故还应测量的物理量为B的右端至D板的距离L2。 (2)因为碰撞之前两物体都静止即总动量为零，所以要得出守恒的量是mv的矢量和，需得到关系式 。给验证带来误差的原因有测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差。 (3)根据能量守恒定律，A、B两物体运动的动能来源于静止时候压缩弹簧的弹性势能，故根据动能的总和可求弹簧的弹性势能，即 。,
