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16 实验:验证动量守恒定律


选修3-5 第十六章动量守恒定律

实验:验证动量守恒定律

一、实验目的
验证碰撞中的动量守恒.

二、实验原理
质量为m1和m2的两个小球发生

正碰,若碰前m1运动,m2静止,
根据动量守恒定律应有:m1v1=m1v1′

+m2v2′.由平抛

运动知识可知,只要测出小球的质量
及两球碰撞后和不发生碰撞时飞出的水平距离,即

m1OP=m1OM+m2ON,就可验证动量守恒定律

为防止碰后反弹:

m1 ? m2

三、实验器材
斜槽,两个大小相等、质量不同的小球,重垂线,复写纸,白 纸,天平,刻度尺,圆规,三角板等.

四、实验操作
1.用天平测出两个小球的质量m1、m2. 选质量大的作为入射球m1. 2.按图所示安装好实验装置, 使斜槽的末端点切线水平.

3.在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写
纸,当小球落在复写纸上时,便在白纸上留下了小球落 地的痕迹.

4.在白纸上记下重垂线所指的位置O.

5.先不放上被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度滚
下,重复10次.用尽可能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.
6.把被碰小球放在斜槽前端边缘处,让入射小球从原来

的高度滚下,使它们发生碰撞.重复实验10次.用同样
的方法标出碰撞后入射小球落点的平均位置M和被碰小球

落点的平均位置N. 7.测量线段OP、OM、ON的长度,把两小球的质量和 相应的数值代入m1OP=m1OM+m2ON,看是否成立. 8.整理实验器材放回原处.

【注意事项】
水平 。 1.斜槽末端的切线必须______ 同一高度由静止 2.入射小球每次都必须从斜槽上 _________________ 释放。 大于 被碰球的质量。 3.入射小球的质量应 _______ 4.两球碰撞时,球心等高或在同一水平线上.

【误差分析】
本处主要探讨因操作不规范等引起的偶然误差。 1.斜槽末端若不水平,则得不到准确的平抛运动 而造成误差; 2.若两球不能正碰,则误差较大; 3.O、P、M、N各点定位不准确带来了误差;

1

当堂训练

4 4

AC

2..如右图所示,利用在“碰撞验证动量守恒”的实验中,
让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下,与静止在支

柱上质量为m2的小球发生对心碰撞.
(1)当两小球都向前飞出时,它们质量的关系应满足(B)

A.m1=m2 B.m1>m2 C.m1<m2 (2)实验必须满足的条件是( ACD ) A.轨道末端的切线必须是水平的 B. \ C.入射球m1每次必须从同一高度滚下 D.入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高 度

(3)实验中必须测量的量是(ABFG)

A.小球的质量m1和m2B.小球半径R1和R2 C.桌面离地的高度H D.小球起始高度 E.从两球相碰撞到两球落地的时间\ F.小球m1单独滚下的水平距离\ G.两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离\ (4)两球作弹性碰撞时,只要存在 就可验证 动量守恒定律. m1OP=m1OM+m2O′N

【小结】
需验证:
m1OP ? m1OM ? m2 ON


游标卡尺

需验证:
? m1OP ? m1OM ? m2 O?N

而 O?N ? ON ? 2r

3.如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一 端与滑块C接触但未连接,该整体静止放在离地面高 为H=5m的光滑水平桌面上。现有一滑块A从光滑曲面 上离桌面h=1.8m高处由静止开始下滑,与滑块B发生 碰撞(时间极短)并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向 前运动,经一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平 桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出。已知 mA=1kg,mB=2kg,mC=3kg,g=10m/s2 求: (1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度; 2m/s (2)被压缩弹簧的最大弹性势能; Ep=3J (3)滑块C落地点与桌面边缘的水平距离。

S=2m

4.平直的轨道上有一节车厢,车厢以 12m/s的速度 做匀速直线运动,某时刻与一质量为其一半的静 止的平板车挂接时,车厢顶边缘上一个小钢球向 前滚出,如图所示,平板车与车厢顶高度差为 1.8m ,设平板车足够长,求钢球落在平板车上何 处?(g取10m/s2)

v0

2.4m

作业
一质量为m、两端有挡板的小车静止在光滑水平面上, 两挡板间距离为1.1m,在小车正中放一质量为m、 长度为0.1m的物块,物块与小车间动摩擦因数 μ =0.15。如图示。现给物块一个水平向右的瞬时 冲量,使物块获得v0 =6m/s的水平初速度。物块 与挡板碰撞时间极短且无能量损失。求: ⑴小车获得的最终速度; ⑵物块相对小车滑行的路程; ⑶物块与两挡板最多碰撞了多少次; ⑷物块最终停在小车上的位置。
v0


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