實驗：驗證碰撞中的動量守恒實驗：驗證碰撞中的動量守恒一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康?、研究碰撞（對心正碰）中的動量守恒、研究碰撞（對心正碰）中的動量守恒2、培養(yǎng)學生的動手實驗?zāi)芰吞剿骶?、培養(yǎng)學生的動手實驗?zāi)芰吞剿骶穸嶒炂鞑亩?、實驗器材斜槽軌道（或斜槽軌道（或J2135-1型碰撞實驗器）、入射小球型碰撞實驗器）、入射小球m1和被碰小和被碰小球球m2、天平（附砝碼一套）、游標卡尺、毫米刻度尺、白、天平（附砝碼一套）、游標卡尺、毫米刻度尺、白紙、復寫紙、圓規(guī)、小鉛錘紙、復寫紙、圓規(guī)、小鉛錘點撥選球時應(yīng)保證入射球質(zhì)量點撥選球時應(yīng)保證入射球質(zhì)量m1大大于被碰小球質(zhì)量于被碰小球質(zhì)量m2，即，即m1m2，避免兩，避免兩球落點太近而難找落地點，避免入射球球落點太近而難找落地點，避免入射球反彈的可能，通常入射球選鋼球，被碰反彈的可能，通常入射球選鋼球，被碰小球選有機玻璃球或硬膠木球。小球選有機玻璃球或硬膠木球。球的半徑要保證球的半徑要保證r1=r2（r1、r2為入射球、為入射球、被碰小球半徑），因兩球重心等高，使碰撞前后入射鋼球能恰好被碰小球半徑），因兩球重心等高，使碰撞前后入射鋼球能恰好由螺釘支柱頂部掠過而不相碰，以免影響球的運動。由螺釘支柱頂部掠過而不相碰，以免影響球的運動。三、實驗原理三、實驗原理由于入射球和被碰小球碰撞前后均由同一高度飛出做平拋運動，飛行時間相由于入射球和被碰小球碰撞前后均由同一高度飛出做平拋運動，飛行時間相等，若取飛行時間為單位時間，則可用相等時間內(nèi)的水平位移之比代替水平等，若取飛行時間為單位時間，則可用相等時間內(nèi)的水平位移之比代替水平速度之比。速度之比。點撥如圖所示，根據(jù)平拋運動性質(zhì)，入射球碰撞前后的速度分別為點撥如圖所示，根據(jù)平拋運動性質(zhì)，入射球碰撞前后的速度分別為v1= ，v1= ，被碰小球碰后速度為，被碰小球碰后速度為v2= 被碰小球被碰小球碰撞前后的時間僅由下落高度決定，兩球下落高度相同，時間相同，所以水碰撞前后的時間僅由下落高度決定，兩球下落高度相同，時間相同，所以水平速度可以用水平位移數(shù)值表示，如圖所示；平速度可以用水平位移數(shù)值表示，如圖所示；v1用用OP表示；表示；v1用用OM表示，表示，v2用用ON表示，其中表示，其中O為入射球拋射點在水平紙面上的投影，（由槽口吊鉛錘為入射球拋射點在水平紙面上的投影，（由槽口吊鉛錘線確定）線確定）O為被碰小球拋射點在水平紙面上的投影，顯然明確上述表示方法為被碰小球拋射點在水平紙面上的投影，顯然明確上述表示方法是實驗成功的關(guān)鍵。是實驗成功的關(guān)鍵。于是，上述動量關(guān)系可表示為：于是，上述動量關(guān)系可表示為：m1OP= m1OM+m2(ON2r)，通過實驗驗，通過實驗驗證該結(jié)論是否成立。證該結(jié)論是否成立。tOPtOMtNOtOOON四、實驗步驟四、實驗步驟（1）將斜槽固定在桌邊使末端點的切線水平。）將斜槽固定在桌邊使末端點的切線水平。（2）讓入射球落地后在地板上合適的位置鋪上白紙并在相）讓入射球落地后在地板上合適的位置鋪上白紙并在相應(yīng)的位置鋪上復寫紙。應(yīng)的位置鋪上復寫紙。（3）用小鉛錘把斜槽末端即入射球的重心投影到白紙上）用小鉛錘把斜槽末端即入射球的重心投影到白紙上O點。點。（4）不放被碰小球時，讓入射小球）不放被碰小球時，讓入射小球10次都從斜槽同一高度次都從斜槽同一高度由阻止開始滾下落在復寫紙上，用圓規(guī)找出落點的平均由阻止開始滾下落在復寫紙上，用圓規(guī)找出落點的平均位置位置P點。點。（5）把入射球放在槽口末端露出一半，調(diào)節(jié)支柱螺柱，使被碰）把入射球放在槽口末端露出一半，調(diào)節(jié)支柱螺柱，使被碰小球與入射球重心等高且接觸好，然后讓入射球在同一高度小球與入射球重心等高且接觸好，然后讓入射球在同一高度滾下與被碰小球碰滾下與被碰小球碰10次，用圓規(guī)找出入射球和碰小球的平均次，用圓規(guī)找出入射球和碰小球的平均位置位置M、N。 （6）用天平測出兩個球的質(zhì)量記入下表，游標卡尺測出入射球）用天平測出兩個球的質(zhì)量記入下表，游標卡尺測出入射球和被碰小球的半徑和被碰小球的半徑r1和和r2，在，在ON上取上取OO=2 r，即為被碰小球拋，即為被碰小球拋出點投影，用刻度尺測出其長度，記錄入表內(nèi)。出點投影，用刻度尺測出其長度，記錄入表內(nèi)。（7）改變?nèi)肷淝虻母叨?，重復上述實驗步驟，再做一次。）改變?nèi)肷淝虻母叨?，重復上述實驗步驟，再做一次。點撥重做實驗時，斜槽、地板上白紙的位置要始終保持不點撥重做實驗時，斜槽、地板上白紙的位置要始終保持不變；入射球的高度要適宜，過高會使水平速度偏大，致使落地變；入射球的高度要適宜，過高會使水平速度偏大，致使落地點超越原地白紙；過低會使碰撞前后速度偏小，使落地點彼此點超越原地白紙；過低會使碰撞前后速度偏小，使落地點彼此靠近分不清，測量兩球的水平位移分度不大?？拷植磺?，測量兩球的水平位移分度不大。五、實驗記錄五、實驗記錄 入射球入射球 r1= (m), m1= （kg） 被碰球被碰球 r2 = (m), m2= （kg）實驗次數(shù)實驗次數(shù)入射球入射球(m1)被碰球被碰球(m2)m1與與m2碰碰前總動量前總動量m1OPm1與與m2碰后總動量碰后總動量m1OM+m2(ON2r)碰前平碰前平拋水平拋水平距離距離OP(m)碰后平碰后平拋水平拋水平距離距離OM(m)碰后平拋水碰后平拋水平距離平距離OMON(m)123六、實驗注意事項六、實驗注意事項點撥表格中每一次實驗數(shù)據(jù)均指兩球碰撞點撥表格中每一次實驗數(shù)據(jù)均指兩球碰撞10次所取的平均次所取的平均值，不要誤解為只碰一次。值，不要誤解為只碰一次。易混點入射球的平拋坐標原點易混點入射球的平拋坐標原點“O”與上一個實驗與上一個實驗“研究平研究平拋物體的運動拋物體的運動”的坐標原點的坐標原點O，確定方法混淆。，確定方法混淆。易錯點兩球碰撞前后的速度值是哪一段對應(yīng)的水平位移數(shù)易錯點兩球碰撞前后的速度值是哪一段對應(yīng)的水平位移數(shù)值表示分辯不清。值表示分辯不清。易忘點碰撞成功的條件易忘點碰撞成功的條件m1m2；落地點要取多次的平均位；落地點要取多次的平均位置。置。七、實驗結(jié)論七、實驗結(jié)論從實驗表格中的數(shù)據(jù)計算表明，從實驗表格中的數(shù)據(jù)計算表明，在誤差范圍內(nèi)入射球（在誤差范圍內(nèi)入射球（m1）和）和被碰小球（被碰小球（m2）碰撞前后水平方向的總動量守恒，即）碰撞前后水平方向的總動量守恒，即 m1OP= m1OM+m2(ON2r)