中山市卓雅外国语学校高二年级物理学科学案设计
第二章 验证动量守恒定律 2014-05-13
班级_____ __ 姓名__ ____
〒〒实验原理〒〒
一、实验原理 在一维碰撞中，测出 和 ，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．
二、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、橡皮泥等．
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． 方法四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等． 三、实验步骤
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)用 测出滑块 ． (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(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)碰撞前后的速度． (4)验证：一维碰撞中的动量守恒．
方案二：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律
(1)用并选定质量的小球为入射小球，质量较的为被撞小球．其目的是 。
(2)按照图所示安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽末端保持。 (3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下 (4)测量放射小球的初动量时，先，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 把小球所有的落点都圈在里面． 就是小球落点的平均位置．
(5)把被撞小球放在斜槽末端，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和被撞小球落点的平均位置N.如图2所示．被撞小球碰撞前的速度大小为 ，表示入射小球碰撞前速度大小的是线段 ，表示放射小球碰撞后的速度大小的是线段 ，表示被碰撞小球碰撞后的速度大小的是线段 。
(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON，看在误差允许的范围内是否成立． (7)整理好实验器材放回原处．
(8)实验结论：在实验误差范围内，碰撞系统的动量守恒． 四、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)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，用等长悬线悬挂后两小球刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．
(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力．
(4)若利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即：m1>m2，防止碰后m1被反弹． 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． 〒〒例题解析〒〒
考点一 利用气垫导轨验证动量守恒定律
例1：某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所
用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的
小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间，已知碰后两滑块一起运动；
⑥先____________，然后__________，让滑块带动纸带一起运动； ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图乙所示；
⑧测得滑块1(包括撞针)的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.
试着完善实验步骤⑥的内容．
(2)计算可知两滑块相互作用前的动量之和为m/s；两滑块相互作用以后动量之和 为___ ___ kg·m/s (保留三位有效数字)
(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是__________________________________ ________________________________________________________________________.
考点二 利用平抛运动验证动量守恒定律
例2：(2011·北京理综·21(2))如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．
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________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．
A．小球开始释放高度h
B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程
②图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复． 接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号) A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放的高度h C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON
③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_____ ___(用②中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_____ _____(用②中测量的量表示)．
④经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶
________.
实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值pp′＋p________．
12′
〒〒课堂练习〒〒
1. 【单选】在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，小球的半径为r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是 ( ) A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球 B．要验证的表达式是m1(OP－2r)＝m1(OM－2r)＋m2ON C．要验证的表达式是m1ON＝m1OM＋m2OP D．要验证的表达式是m1OP＝m1OM＋m2ON
2. 某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于O点，使小球1的球心到悬点O的距离为L，被碰小球2放在光滑的水平桌面上．将小球1从右方的A点(OA与竖直方向的夹角为α)由静止释放，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球1继续向左运动到C位
置，小球2落到水平地面上到桌面边缘水平距离为x的D点．
(1)实验中已经测得上述物理量中的α、L、x，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有____________________________________________________________．
(2)请用测得的物理量结合已知物理量来表示碰撞前后小球1、小球2的动量：p1＝_____ _____；p1′＝；p2＝____ ____；p2′＝
3．气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz，由图可知：
(1)A、B离开弹簧后，应该做运动，已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是 ____________________________________________． (2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为__kg·m/s，B的动量的大小为____kg·m/s.本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是__________________________________________．
中山市卓雅外国语学校高二年级物理学科学案设计
第二章 验证动量守恒定律 2014-05-13
班级_____ __ 姓名__ ____
〒〒实验原理〒〒
一、实验原理 在一维碰撞中，测出 和 ，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．
二、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、橡皮泥等．
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． 方法四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等． 三、实验步骤
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)用 测出滑块 ． (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(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)碰撞前后的速度． (4)验证：一维碰撞中的动量守恒．
方案二：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律
(1)用并选定质量的小球为入射小球，质量较的为被撞小球．其目的是 。
(2)按照图所示安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽末端保持。 (3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下 (4)测量放射小球的初动量时，先，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 把小球所有的落点都圈在里面． 就是小球落点的平均位置．
(5)把被撞小球放在斜槽末端，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和被撞小球落点的平均位置N.如图2所示．被撞小球碰撞前的速度大小为 ，表示入射小球碰撞前速度大小的是线段 ，表示放射小球碰撞后的速度大小的是线段 ，表示被碰撞小球碰撞后的速度大小的是线段 。
(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON，看在误差允许的范围内是否成立． (7)整理好实验器材放回原处．
(8)实验结论：在实验误差范围内，碰撞系统的动量守恒． 四、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)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，用等长悬线悬挂后两小球刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．
(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力．
(4)若利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即：m1>m2，防止碰后m1被反弹． 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． 〒〒例题解析〒〒
考点一 利用气垫导轨验证动量守恒定律
例1：某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所
用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的
小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间，已知碰后两滑块一起运动；
⑥先____________，然后__________，让滑块带动纸带一起运动； ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图乙所示；
⑧测得滑块1(包括撞针)的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.
试着完善实验步骤⑥的内容．
(2)计算可知两滑块相互作用前的动量之和为m/s；两滑块相互作用以后动量之和 为___ ___ kg·m/s (保留三位有效数字)
(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是__________________________________ ________________________________________________________________________.
考点二 利用平抛运动验证动量守恒定律
例2：(2011·北京理综·21(2))如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．
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________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．
A．小球开始释放高度h
B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程
②图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复． 接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号) A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放的高度h C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON
③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_____ ___(用②中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_____ _____(用②中测量的量表示)．
④经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶
________.
实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值pp′＋p________．
12′
〒〒课堂练习〒〒
1. 【单选】在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，小球的半径为r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是 ( ) A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球 B．要验证的表达式是m1(OP－2r)＝m1(OM－2r)＋m2ON C．要验证的表达式是m1ON＝m1OM＋m2OP D．要验证的表达式是m1OP＝m1OM＋m2ON
2. 某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于O点，使小球1的球心到悬点O的距离为L，被碰小球2放在光滑的水平桌面上．将小球1从右方的A点(OA与竖直方向的夹角为α)由静止释放，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球1继续向左运动到C位
置，小球2落到水平地面上到桌面边缘水平距离为x的D点．
(1)实验中已经测得上述物理量中的α、L、x，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有____________________________________________________________．
(2)请用测得的物理量结合已知物理量来表示碰撞前后小球1、小球2的动量：p1＝_____ _____；p1′＝；p2＝____ ____；p2′＝
3．气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz，由图可知：
(1)A、B离开弹簧后，应该做运动，已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是 ____________________________________________． (2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为__kg·m/s，B的动量的大小为____kg·m/s.本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是__________________________________________．