2020-2021年高考物理必考实验七：验证动量守恒定律
在一维碰撞中,测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v',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。
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、刻度尺等。
方案四 斜槽、大小相等而质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板等。
方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验
(1)测质量:用天平测出滑块质量。
(2)安装:正确安装好气垫导轨,如图所示。
(3)实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块在各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量;②改变滑块的初速度大小和方向)。
(4)验证:一维碰撞中的动量守恒。
方案二 利用等长摆球完成一维碰撞实验
(1)测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2。
(2)安装:把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。
(3)实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰。
(4)测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度。
(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验。
(6)验证:一维碰撞中的动量守恒。
方案三 在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验
(1)测质量:用天平测出两小车的质量。
(2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的非碰撞端,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,如图所示。
(3)实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,使两小车连接成一体运动。
(4)测速度:通过纸带算出速度。
(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验。
(6)验证:一维碰撞中的动量守恒。
方案四 利用斜槽滚球验证动量守恒定律
(1)先用天平测出小球质量m1、m2。
(2)按图示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端切线水平,把被碰小球放在斜槽的末端,调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度。且碰撞瞬间,入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行,以确保正碰后两小球的速度方向水平。
(3)在地面上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸。
(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O,它表示入射小球碰前的位置。
(5)先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心就是入射小球无碰撞时的落地点P。
(6)把被碰小球放在轨道末端,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次,按照步骤(5)的方法找出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。
