第3节 科学验证：动量守恒定律
学习目标：1.验证动量守恒定律． 2.体会将不易测量的物理量转换为易测量的物理量的实验设计思想．
一、实验原理与设计
质量分别为m1和m2的两小球A、B发生正碰，若碰撞前球A的速度为v1，球B静止，碰撞后的速度分别为v1′和v2′，根据动量守恒定律，应有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′.
可采用“探究平抛运动的特点”实验中测量平抛初速度的方法，设计实验装置如图甲所示．让球A从同一位置C释放，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离lOP，再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离lOM、lON，如图乙所示．只要验证m1lOP＝m1lOM＋m2lON，即可验证动量守恒定律．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时间单位，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，代入公式就可验证动量守恒定律．
甲 实验装置示意图
乙 水平距离测量示意图
二、实验器材
斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、白纸、复写纸、小铅锤、天平(附砝码)、毫米刻度尺、圆规．
三、实验步骤
(1)用天平测出两个小球的质量．
(2)将斜槽固定在桌边并使其末端水平．在地板上铺白纸和复写纸，通过小铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点O.
(3)首先让球A从斜槽点C由静止释放，落在复写纸上，如此重复多次．
(4)再将球B放在槽口末端，让球A从点C由静止释放，撞击球B，两球落到复写纸上，如此重复多次．
(5)取下白纸，用圆规找出落点的平均位置点P、点M和点N，用刻度尺测出lOP、lOM和lON.用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是平均落点．
(6)改变点C位置，重复上述实验步骤．
四、数据分析
将测量的数据记入你设计的表格中，并分析数据，形成结论．
五、误差分析
实验所研究的过程是两个不同质量的球发生水平正碰，因此“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件．实验中两球心高度不在同一水平面上，给实验带来误差．每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小．应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差．
六、注意事项
1．入射小球质量m1应大于被碰小球质量m2，若入射小球质量小于被碰小球质量，则入射小球会被反弹，滚回斜槽后再返回抛出点过程中克服摩擦力做功，飞出时的速度大小小于碰撞刚结束时的速度大小，会产生较大的误差；
2．斜槽末端的切线必须水平；
3．入射小球与被碰小球的球心连线与入射小球的初速度方向一致；
4．入射小球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下；
5．地面应水平，白纸铺好后，实验过程中不能移动，否则会造成很大的误差．
