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1、实验六 验证动量守恒定律一、基本原理与操作图 S6-11.测质量：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.安装：按照图 S6-1 所示安装实验装置.调整固定斜槽使斜槽底端_.水平3.铺纸：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.放球找点：不放被撞小球，每次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所有的小球落点圈在里面.圆心 P 就是小球落点的平均位置.5.碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽_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
2、被撞小球落点的平均位置 N.如图 S6-2 所示.同一高度图 S6-26.验证：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 m1OPm1_m2_，看在误差允许的范围内是否成立.OMON二、实验注意事项1.斜槽末端的切线必须水平.大2.入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放.3.选质量较_的小球作为入射小球，且两球半径 r1r2.4.实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变.考点 基本实验操作与实验数据的考查【典题 1】小羽同学用图 S6-3 甲所示装置验证动量守恒定律(水平地面依次铺有复写纸和白纸).甲乙图 S6-3实验时，先让入射球 A，多
3、次从斜轨上 C 位置静止释放.然后，把被碰小球 B 静置于轨道的末端，再将入射小球 A 从斜轨上 C 位置静止释放，与小球 B 相撞，多次重复此步骤，用最小圆圈法分别找到小球的平均落点 M、P、N，图中 O 点为小球抛出点在水平地面上的垂直投影.(1)关于此碰撞实验，下列说法正确的是_(多选).A.复写纸和白纸依次铺好后，实验过程白纸的位置不能再移动B.需要测量球 A 或球 B 的直径C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同D.需要测量球 A 和球 B 的质量 mA 和 mB(2)为了减少实验误差，有同学提出斜槽倾斜部分的轨道应尽量光滑，你认为这种说法对吗？并再提出一种减少实验误差的方法：
4、_.(3)如图乙所示，测量出平均水平位移 OM、OP、ON 的长度x1、x2、x3，若两球相碰前后的总动量守恒，碰撞属于弹性碰撞，则其表达式可表示为_.解析：(1)复写纸和白纸依次铺好后，实验过程白纸的位置不能再移动，A 正确.该实验中两球从同一点抛出，则不需要测量 A球或 B 球的直径，B 错误.为防止入射球碰后反弹，入射球的质量要大于被碰球的质量，为保证两球正碰，则两球大小要相同，C错误.实验要验证的关系是 mAv0mAv1mBv2，两球碰后均做平抛运动，落地时间相同，则水平位移与速度成正比，则要验证的关系式是 mAOPmAOMmBON，则实验中需要测量 A 球和 B 球的质量 mA 和
5、mB，D 正确.(2)该说法不对.斜槽倾斜部分没必要必须光滑，只要小球 A 每次从同一位置释放，到达底端时速度相同即可.为减小实验误差，斜槽末端必须要调成水平；多次实验取小球落地的平均落地点，选择质量较大且半径较小的小球做实验等.(3)由(1)的分析可知，若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式 mAx2mAx1mBx3若为弹性碰撞，则碰撞前后系统动能相同，则有 联立两式可得 x2x1x3.答案：(1)AD(2)不对.斜槽末端必须要调成水平；多次实验取小球落地的平均落地点；选择质量较大且半径较小的小球做实验等(任选一种即可)(3)x2x1x3【迁移拓展】(2020 年浙江名校联考)如图 S6
6、-4 所示，用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量.实验时先让质量为 m1 的入射小球从斜槽轨道上某一固定位置 S 由静止开始滚下，从轨道末端 O 点水平抛出，落到与轨道 O 点连接的倾角为的斜面上.再把质量为 m2 的被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球仍从位置 S由静止滚下，与被碰小球碰撞后，分别与斜面第一次碰撞留下各自的落点痕迹.M、P、N 为三个落点的位置(不考虑小球在斜面上的多次碰撞).图 S6-4(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是，可以通过仅测量_，间接地解决这个问题.A.小球开始释放高度 hB.斜面的倾角C.O 点与各落点的距离(2)以下提供的测量工具中，本
7、实验必须使用的是_.A.刻度尺 B.天平C.量角器 D.秒表(3)关于本实验，下列说法正确的是_.A.斜槽轨道必须光滑，且入射小球每次释放的初位置相同B.斜槽轨道末端必须水平C.为保证入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量 m1等于被碰球的质量 m2(4)在实验误差允许范围内，若满足关系式_，则可以认为两球碰撞前后总动量守恒.若碰撞是弹性碰撞，以上物理量还满足的表达式为_.与各落点的距离 L 即可，故选 C.(2)实验中必须要测量落点到 O 点的距离，则需要刻度尺.还需要测量小球的质量，故选 AB.(3)斜槽轨道没必要必须光滑，只要到达底端的速度相同即可，即入射小球每次释放的初位置相同，以
8、保证到达底端的速度相同，故 A 错误.斜槽轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，故 B正确.为保证入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量 m1大于被碰球的质量 m2，故 C 错误.答案：(1)C (2)AB (3)B(4)B m1OPm1OMm2ON实验目的的创新 1.利用动量守恒、机械能守恒计算弹丸的发射速度2.减小实验误差的措施，体现了物理知识和物理实验的实用性、创新性和综合性(续表)实验器材的创新1.利用铝质导轨研究完全非弹性碰撞2.利用闪光照相机记录立方体滑块碰撞前后的运动规律，从而确定滑块碰撞前后的速度(续表)实验过程的创新1.用压缩弹簧的方式使两滑块获得速度，可使两滑块的合动
9、量为零2.利用v 的方式获得滑块弹离时的速度3.根据能量守恒定律测定弹簧的弹性势能考向 1 利用气垫导轨【典题 2】(2022 年广东广州模拟)小刘同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图 S6-5 所示.图 S6-5(1)将滑块 b 放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块 b 能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至_.(2)用天平测得滑块 a、b 质量分别为 ma、mb.(3)在滑块上安装配套的粘扣，并按图示方式放置两滑块.使滑块 a 获得向右的速度，滑块 a 通过光电门 1 后与静止的滑块 b 碰撞粘在一起，并一起通过光电门 2，遮光条通过光电门 1
10、、2 的时间分别为 t1、t2，则上述物理量间如果满足关系式_，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒.(4)本实验_(填“需要”或“不需要”)测量遮光条的宽度.解析：(1)将滑块 b 放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块 b 能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至水平.ma mambma mambt1 t2可知本实验不需要测量遮光(4)由以上分析的结果条的宽度.答案：(1)水平 (3)t1 t2(4)不需要考向 2 利用等长的悬线悬挂等大的小球【典题 3】(2020 年湖北武汉模拟)某实验小组利用如图 S6-6甲所示的实验装置“验证动量守恒定律”.实验的主要步
11、骤如下：甲乙图 S6-6(1)用游标卡尺测量小球 A、B 的直径 d，其示数均如图乙所示，则直径 d_mm，用天平测得球 A、B 的质量分别为 m1、m2.(2)用两条细线分别将球 A、B 悬挂于同一水平高度，且自然下垂时两球恰好相切，球心位于同一水平线上.(3)将球 A 向左拉起使其悬线与竖直方向的夹角为时由静止释放，与球 B 碰撞后，测得球 A 向左摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为1，球 B 向右摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为2.(4)若两球碰撞前后的动量守恒，则其表达式为_；若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的表达式为_.(用测量的物理量表示)解析：(1)直径 d2.2 cm0.10
12、2.20 cm22.0 mm.考向 3 利用光滑长木板上两车碰撞【典题 4】某实验小组组装了如图 S6-7 所示的实验装置来完成验证动量守恒定律的实验.在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车甲后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为 50 Hz.图 S6-7(1)下列操作正确的是_.A.本实验无须平衡摩擦力B.先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源C.先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车(2)若已测得打点纸带如图 S6-8 所示，并测得各计数点间距(已标在图上).A 为运动起始的第一点，则应选_段来计算甲的碰前速度，应选_段来计算甲和乙碰后的共同速度.(后两空均填“AB”“BC”“CD”或“DE”)图 S6-8(3)已测得小车甲的质量 m1400 g，小车乙的质量 m2500 g，由以上测量结果可得碰前总动量为_kgm/s，碰后总动量为_kgm/s.实验结论：_.(计算结果保留 3 位有效数字)答案：(1)C(2)BCDE (3)1.06 1.05 在误差允许的范围内，系统的动量守恒
