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实验十六 验证动量守恒定律
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知识要点归纳 实验目的 验证碰撞中的动量守恒．
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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＝m1v′1＋m2v′2. 因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，则小球的水平速度若用飞行时间作单位，在数值上就等于小球飞出的水平距离．所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，
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图14－2－1
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实验器材 斜槽、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规、三角板．
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过程分析导引 一、实验步骤 1．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．按照图14－2－2所示安装实验装置．调整固定斜槽．调整时应使斜槽末端水平． 3．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.
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图14－2－2
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4．不放被碰小球，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．把被碰小球放在槽口上，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，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和被碰小球落点的平均位置N，如图14－2－3所示．
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图14－2－3
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二、注意事项 1．斜槽轨道末端的切线必须水平．判断是否水平的方法是将小球放在斜槽轨道平直部分任一位置，若小球均能保持静止，则表明斜槽末端已水平． 2．入射小球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放，可在斜槽适当高度处固定一挡板，使小球靠着挡板，然后释放小球．
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3．入射小球的质量应大于被碰小球的质量． 4．实验过程中确保实验桌、斜槽、记录用的白纸的位置要始终保持不变． 5．在计算时一定要注意m1、m2与OP、OM和ON的对应关系． 6．应尽可能的在斜槽较高的地方由静止释放入射小球．
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三、误差分析 1．小球落点位置的确定是否准确是产生误差的一个原因，因此在确定落点位置时，应严格按步骤中的4、5去做． 2．入射小球每次是否从同一高度无初速度滑下是产生误差的另一原因．
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如图14－2－4所示为“验证动量守恒定律”实验装置示意图． (1)入射小球1与被碰小球2直径相同，它们的质量相比较，应是m1____m2.
实验典例精析 题型一 实验基本步骤及操作的考查 例1 如图14－2－4所示为“验证动量守恒定律”实验装置示意图． (1)入射小球1与被碰小球2直径相同，它们的质量相比较，应是m1____m2. (2)为了保证小球做平抛运动，必须调整斜槽使______________________．
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图14－2－4
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(3)实验步骤如下： A．在地面上依次铺白纸和复写纸． B．确定重锤对应点O. C．不放球2，让球1从槽M点滚下，确定它的落地点P
(3)实验步骤如下： A．在地面上依次铺白纸和复写纸． B．确定重锤对应点O. C．不放球2，让球1从槽M点滚下，确定它的落地点P. D．把球2放在立柱上，让球1从斜槽M点滚下，与球2正碰后，确定它们落地位置L1、L2. E．量出OL1、OP、OL2的长度．
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【规律总结】 本题主要考查学生对实验步骤的掌握情况和误差分析能力，认真理解实验过程，是解决此题的关键．
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题型二 实验数据处理及误差分析 例2 用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意图如图14－2－5所示，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O点的距离：OM＝2.68 cm，OP＝8.62 cm，ON＝11.50 cm，
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图14－2－5
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【答案】 P 2
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题型三 创新实验 例3 (2009年高考四川卷)气垫导轨(如图14－2－6)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力．为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动．
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图14－2－6
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图14－2－7为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3
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图14－2－7
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【答案】 0.2abs1 0.2abs3 0.2ab(s1－s3) 0.4abs2
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