高中物理選修3-5 第02節(jié) 動量 動量守恒定律（市一等獎）

第02節(jié)動量動量守恒定律動量守恒什么是動量守恒？動量守恒的條件是什么？如何驗證動量守恒？？物體在碰撞時，如果系統(tǒng)所受到的合外力為零，則系統(tǒng)的總動量保持不變。即m1v1+m2v2＝m1v1′＋m2v2′.驗證動量守恒的多種方案

(1)利用平拋運動測速度．利用平拋運動下落高度相同時，水平速度與水平距離成正比．此方案所用器材：斜槽，大小相等、質(zhì)量不同的小鋼球兩個，重錘線一條，白紙，復寫紙，天平，刻度尺，圓規(guī)，三角板．驗證動量守恒的多種方案(2)利用光電門測速度，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度．此方案所用器材：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．（4）利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗（3）在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗利用平拋驗證動量守恒

一、實驗原理

質(zhì)量分別為m1

和m2的兩小球發(fā)生正碰，若碰前m1

運動，m2

靜止，根據(jù)動量守恒定律應有m1v1＝m1v1′＋m2v2′；各小球在同一高度做平拋運動，運動時間相等，則動量守恒時有：m1·OP/t＝m1·OM/t＋m2·O′N/t

得到： m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N.二、實驗器材

斜槽，兩個大小相等、質(zhì)量不同的小球，重垂線，復寫紙，白紙，天平，刻度尺，圓規(guī)，三角板等．

flash利用平拋驗證動量守恒

Flash演示實驗的數(shù)據(jù)處理實驗次數(shù)入射小球的質(zhì)量m1/g被碰小球的質(zhì)量m2/gOP(cm)OM(cm)O′N(cm)m1

與m2碰前總動量m1·OP

m1

與m2碰后總動量m1·OM+m2·O′N

12利用平拋驗證動量守恒利用平拋驗證動量守恒四、注意事項①入射小球m1和被碰小球m2大小應完全相同，且m1＞m2.②入射小球每次都必須從斜槽上同一高度處由靜止?jié)L下．

③斜槽末端切線方向必須水平．

④兩球碰撞時，球心等高或在同一水平線上．

三、實驗結(jié)果在誤差范圍內(nèi)入射球（m1）和被碰小球（m2）碰撞前后水平方向的總動量守恒，即m1·OP=m1·OM+m2·O′N動手探究利用平拋驗證動量守恒五、誤差分析1.難做到準確的正碰，難得到準確的平拋2.O、P、M、N各點定位不準確3.測量OP、OM、ON有偏差4.儀器和重復實驗操作不一定一致（如入射球每次不是從同一高度下落、斜槽或白紙位置發(fā)生變動）實驗改進如圖所示，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(guān)系．練身手(1)試驗中，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____(填選項前的序號)，間接地解決這個問題．A．小球開始釋放高度hB．小球拋出點距地面的高度HC．小球做平拋運動的射程練身手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S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S位置靜止釋放，與小球m2相撞，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(zhì)量m1、m2B．測量小球m1開始釋放的高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE．測量平拋射程OM、ON練身手ADE(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(3)中測量的量表示)．練身手m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.m1·OP2＝m1·OM2＋m2·O′N2研究利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗，并完成下列題目某同學利用如圖實所示的裝置驗證動量守恒定律．圖中兩擺擺長相同，懸掛于同一高度，A、B兩擺球均很小，質(zhì)量之比為1∶2.當兩擺均處于自由靜止狀態(tài)時，其側(cè)面剛好接觸．向右上方拉動B球使其擺線伸直并與豎直方向成45°角，然后將其由靜止釋放．結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動，且最大擺角為30°.若本實驗允許的最大誤差為±4%，此實驗是否成功地驗證了動量守恒定律？作業(yè)4．氣墊導軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上，滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導軌和滑塊A和B驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖4－2所示，采用的實驗步驟如下：A．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB；B．調(diào)整氣墊導軌，使導軌處于水平；C．在A和B間放一個被壓縮的輕彈簧，用電

動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導軌上；D．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1；E．按下電鈕放開卡銷，同時分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器

開始工作，當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時計時結(jié)束，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1、t2.課外演練本次課程結(jié)束！——你理解了嗎？(1)先用天平測出小鋼球質(zhì)量m1、m2.(2)按要求安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，把被碰小球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)實驗裝置使兩小球碰撞時處于同一水平高度，確保碰撞后的速度方向水平．(3)在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙．(4)在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射小球m1碰前的球心豎直投影的位置．利用平拋驗證動量守恒實驗步驟(5)先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復10次，用圓規(guī)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時的落地點平均位置P.(6)把被碰小球放在小支柱上，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復10次，仿步驟(5)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)過O、N在紙上作一直線，取OO′＝2r，