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    1. 实验目的: 验证两小球碰撞中的动量守恒.

  2. 实验原理: 大小相同,质量为m1m2的两个小球相碰,若碰前m1运动,m2静止,根据系统动量守恒定律有:m1v1=m1v1′+m2v2′.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,则小球的水平飞行距离跟做平抛运动的初速度成正比. 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,代入公式就可以验证动量守恒定律.

  3. 实验器材: 斜槽,两个大小相同而质量不等的小球,天平,刻度尺、重锤线、白纸、复写纸、三角板、圆规.

  4. 实验步骤

  (1) 用天平测出两个小球的质量m1m2.

  (2) 按图3-52所示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端点切线水平,两球碰前处于同一高度,且碰撞瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行,以保证正碰.

  (3) 在地上铺一张白纸、白纸上再铺放复写纸.

  (4) 在白纸上记下重锤线所指的位置O,它表示入射小球m1碰前的位置、如图3-53所示.

  (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,圆心就是入射球不碰时的落点P. 如图3-53所示.

  (6) 把被碰小球放在小支柱上,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次,依照步骤(5)求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3-53所示.

  (7) 过DN两点在纸上作一直线,取=2r. O′就是被碰小球碰撞时的球心投影位置(用刻度尺和三角板测小球直径2r).

  (8) 用刻度尺量出线段的长度. 把两小球的质量和相应的速度值代入;看等式是否成立.

  5. 注意事项

  (1) 斜槽末端必须水平,检验方法是把小球放在斜槽末端平轨道上任何位置,看其能否保持静止状态.

  (2) 调节支柱高度使入射小球和被碰小球相碰时球心处于同一高度,并调节支柱与槽口间距离,使之等于小球直径.

  (3) 入射小球质量应大于被碰小球的质量.

  (4) 入射小球每次都应从斜槽上同一位置由静止开始滚下,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.

  (5) 白纸铺好后不能移动.

  (6) 入射小球飞出的水平距离应从斜槽的末端点在纸上的竖直投影点O算起,而被碰小球飞出的水平距离应从它在支柱上时球心的竖直投影点O′算起可用重锤线先确定O点,然后再在水平线ON上取OO′=2r(r为小球的半径).

  (7) 为减小偶然误差,也采用多次测量取平均值的方法,让AB重复碰撞10次,用尽可能小的圆将这10次落点圈在里面,圆心就是小球落点的平均位置.

   

    难点突破:

    数据处理: 入射球、被碰球都是从同一高度开始做平抛运动,故它们平抛运动的时间都相同,设为t,入射球从斜槽轨道上某一点由静止释放后,落在P点,它平抛运动的起点为斜槽轨道的末端,其平抛运动的水平位移为,水平速度入射球从斜槽轨道上的同一点由静止释放,与被碰球碰撞后分别落在MN点,它们的水平速度分别为,如果动量守恒,则应有m1v1=m1v1′+m2v2′即只要证明这个关系式正确即可验证动量守恒定律.

    例题3-15 某同学用如图3-54甲所示装置通过半径相同的AB两球的碰撞来验证动量守恒定律. 图中PQ是斜槽,QR是水平槽,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹. 重复上述操作10次,得到10个落点痕迹. 再把B球放在水平槽上靠近末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下和B球碰撞后,AB球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹. 重复这种操作10次. 图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点. B球落点痕迹如图3-54乙所示,其中米尺水平放置,且平行于GRO所在的平面,米尺的零点与O点对齐. (2000年,全国)

     (1) 碰撞后B球的水平射程应取为________________

     (2) 在以下选项中,哪些是本次实验必须进行测量的?答:_____(填选项号)

       A. 水平槽未放B球时,测量A球落点位置到O点距离
       B. A球与B球碰撞后,测量A球落点位置到O点的距离
       C. 测量A球或B球的半径
       D. 测量A球和B球的质量(或两球质量之比)
       E. 测量G点相对于水平槽面的高度

    
          

    例题3-16 在做“碰撞中的动量守恒”实验中.

     (1) 安装和调整实验装置的要求是:①________________ ②_________________

     (2) 某次实验得出小球的落点情况如图3-55所示,假设碰撞动量守恒,则入射 小球质量m1和被碰小球质量m2之比m1:m2为_____

     (3) 在实验中,根据小球的落点情况,若等式ON=_____成立,则可证明碰 撞中系统的动能守恒.
     

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