知識點：
首先，我們必須知道一維動量守恒定理的表達方式是什么樣的，假設一個具有初速度的球接觸另一個靜止的球。
兩個小球在碰撞過程中動量守恒，選擇正確的方向為正方向。 這樣，如果碰撞前后動量守恒，則公式可表示為：
因此，我們試圖想辦法得到兩個物體的質量，得到兩個物體碰撞前后的速度，然后用實驗數據來驗證公式中的等號是否成立。
目的
驗證一維碰撞中動量守恒定理
這里，什么是一維碰撞？ 這是在同一條直線上的碰撞。 我們的實驗僅研究這一點。 因為同一直線上的向量不是按照平行四邊形法則合成的。
是的，你沒看錯，別忘了，動量是一個向量！
實驗原理
首先，我們必須知道一維動量守恒定理的表達方式是什么樣的，假設一個具有初速度的球接觸另一個靜止的球。
兩個小球在碰撞過程中動量守恒，選擇正確的方向為正方向。 這樣，如果碰撞前后動量守恒，則公式可表示為：
因此，我們試圖想辦法得到兩個物體的質量，得到兩個物體碰撞前后的速度，然后用實驗數據來驗證公式中的等號是否成立。
實驗設備
對于這個實驗，驗證方案有很多，但基本上都是從平拋方案延伸出來的，所以昨晚我們重點講解了這本教材中最原始的方案：借助物體平拋來驗證動量守恒！
滑槽，兩個大小相等、質量不同的小鋼球，
錘線、白紙、復寫紙、
刻度尺、刻度尺、圓規、游標千分尺
實驗流程
如圖所示：
這是基本實驗裝置的示意圖。 讓我們一步一步來。
用天平測量兩個小球的質量M和m，以質量較大的作為入射球。
按圖安裝設備，使溜槽末端切線水平，將質量較小的球放在溜槽前面的支架上，圖中位置2，調整試驗裝置，使兩個球處于相同高度。
在地上鋪一張白紙，白紙上放復寫紙，球只有落地時才能留下痕跡。
記錄白紙上重量線所指向的位置O，OO\\\'即為球的半徑d（可用游標千分尺測量）。
保持被觸碰的球m，讓入射球M在滑道上同一高度靜止釋放，如此重復多次。 用圓規在白紙上畫一個圓圈，用最小的圓圈覆蓋盡可能多的著陸點。 圓心就是M的平均著陸點，如圖中的P。
將接觸到的球m放在支架上，讓M再次從同一高度滾下，使它們正面碰撞，重復多次，如步驟5，畫一個圓，求M和m的平均落地點，如圖中的M和N。
用天平測量OP、OM、O\'N的厚度，帶入兩個小球的質量，驗證：
M·OP=M·OM+m·O\\\'N
在這個實驗過程中，我們所做的一切都是為了保證兩個小球正面碰撞，并且是在M端速度相同的情況下正面碰撞。
最后要解釋的是步驟7中的表達式，本來是驗證的質量和速度的乘積，但為什么變成了質量和位移的乘積呢？
熊寶寶請注意，這里使用的是平拋的運動定律，雖然我們想要的碰撞前后的速度是平拋的初速度。
相同高度投擲的物體落地時間相同，因此水平位移與初速度成反比，因此我們只需要驗證平拋的水平位移即可。
這里，有些實驗不是那么精確，所以O和O\\\'會取相同的點，偏差也在可接受的范圍內。
最后，最重要的一點是，較大的質量必須與較小的質量碰撞，否則兩個小球不會飛下來，實驗也無法完成。
其實聰明的男伴也可以嘗試一下。 如果發生正碰撞并且動量守恒，我們假設這是一次彈性碰撞。 這樣，用兩個質量相同的小球進行實驗，就會出現速度交換的神奇現象！
偏差分析
本次實驗的偏差分析比較簡單：
難以保證完全正面碰撞；
檢測偏差。
視頻教學：
實踐：
講義：
學習案例：
【教學目標】
1.掌握動量守恒定律的應用范圍。
2. 動量守恒理論將得到實驗驗證。
【教學重難點】
動量守恒理論將通過實驗得到驗證。
【教學流程】
1.實驗思路
班主任：兩個物體碰撞時，動作時間很短。 根據動量定律，它們的相互排斥力是很大的。 如果將這兩個物體視為一個系統，那么，雖然物體仍然受到重力、支撐力、摩擦力、空氣阻力等外力的影響，并且有些力的矢量和為0動量定理實驗設計，但有些力是相同的作為系統中的兩個對象。 相互排斥力相對較小。 因此，只要可以忽略這些外力，碰撞就滿足動量守恒定律的條件。
問題：我們應該如何設計實驗，使得作用在兩個碰撞物體組成的系統上的外力矢量和近似為0？
中學生思考，班主任總結。
我們研究最簡單的情況：兩個物體在碰撞前沿著同一條直線運動，碰撞后仍然沿著這條直線運動。 實驗條件應盡可能創造使系統所受外力矢量和近似為0。
二、物理量的檢測
研究對象確定后，還需要明確需要測試的數學量和實驗設備。
問題：為了驗證動量守恒，需要檢驗什么數學量？
中學生思考，班主任總結：
根據動量的定義，人們很自然地認為需要檢測物體的質量以及碰撞前后兩個物體各自的速度。
班主任：我們可以直接用天平來檢測物體的質量。 物體碰撞前后的速度又如何呢？
中學生回憶一下我們之前學過的檢測物體速度的知識。 最后，班主任總結了設計實驗的可行途徑。
(1)方案一：研究氣墊滑軌上滑塊碰撞時的動量守恒
在這種情況下，我們使用氣墊滑塊來減少摩擦，并使用光電定時器來檢測滑塊碰撞前后的速度。 實驗設置如圖所示，可以通過向滑塊添加已知質量的塊來改變碰撞物體的質量。
本實驗可以研究以下幾種情況：
①選擇兩個質量不同的滑塊，在兩個滑塊碰撞的錐面上安裝彈性碰撞架，碰撞后滑塊立即分離。
②在兩個滑塊碰撞端分別安裝撞針和橡皮泥，碰撞時將撞針插入橡皮泥中，使兩個滑塊一體運動。 如果在兩個滑塊的碰撞端貼上尼龍拉扣，碰撞時也會連成一體。
③原本相連的兩個物體由于相互的沖突力而分開，這也可以看作是一種碰撞。 這些情況可以通過下面的形式來實現。
在兩個滑塊之間放置一個輕彈簧，擠壓兩個滑塊以壓縮彈簧，并用細鐵絲固定兩個滑塊。 細金屬絲被吹斷，彈簧彈起并落下，兩個滑塊從靜止向相反方向移動。
1、實驗步驟：
(1)測量質量：用天平測量滑塊的質量。
(2)安裝：正確安裝氣墊滑軌。
（3）實驗：接通電源，借助配套的光電計時裝置，測量不同情況下兩個滑塊碰撞前后的速度（①改變滑塊的質量；②改變初始速度和方向）的滑塊）。
(4)驗證：一維碰撞動量守恒。
2.數據處理
(1) 滑塊速度的檢測：v=Δx/Δt，其中Δx為滑塊光柵的長度（儀器手冊中給定，也可直接檢測），Δt為數字計時器顯示的滑塊（阻擋光片）通過光電門的時間。
(2) 驗證表達式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
（2）方案二：用球在滑槽中上下滾動來驗證動量守恒原理
1、實驗步驟：
(1)測量質量：用天平測量兩個小球的質量，選擇質量較大的球作為入射球。
(2)安裝：按圖A所示安裝實驗裝置，調整固定溜槽，使溜槽底部水平。
(3) 放紙：白紙在下，復寫紙在上，放好位置，記下粗豎線所指的位置O。
(4)將球放置到位，保留被擊碎的球，每次讓擊中的球從滑槽上的固定高度自由滾落，重復10次。 使用圓規畫一個盡可能小的圓，以包圍落在其上的所有球。 中心F是球落點的平均位置。
(5)找到碰撞點，將被撞球放在滑槽末端，每次讓入射球從滑槽同一高度自由滾下，使它們發生碰撞，重復實驗10次。 采用步驟4的方法，標記碰撞后入射球下落點的平均位置和被砸球下落點的平均位置N，如圖所示。
(6)驗證：連接N，檢測線段OP、OM、ON的寬度。 將測試數據填入表中。 最后代入m1·OP。
(7)結束：將實驗設備收拾好，放回原位。
2、數據處理：
驗證表達式：m1 OP=m1 OM+m2 ON
(3)方案三：兩車在光滑桌面上碰撞，完成一維碰撞實驗
1.實驗設備
光滑長板、打點計時器、紙帶、手推車（兩個）、秤、撞針、橡皮泥。
2.實驗流程
(1)測量質量：用天平測量兩車的質量。
(2)安裝，將打點定時器固定在光滑的長木板一端，用紙帶穿過打點定時器，連接到卡車側面，在打點定時器的碰撞端安裝撞針和橡皮泥。兩輛卡車。
(3)實驗：接通電源，讓卡車A移動，卡車V保持靜止。 當兩輛卡車相撞時，撞針插入橡皮泥中，兩輛卡車連成一體移動。
(4) 測量速度：紙帶上兩個計數點之間的距離和時間由下式確定
算出比率。
(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗。
(6)驗證：一維碰撞動量守恒。
3.數據處理
(1)卡車速度檢測：
，其中 是紙帶上兩個計數點之間的距離，可以用刻度尺檢測， 是卡車的通過時間，可以根據點間距計算出來。
(2) 驗證表達式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
4.注意事項
(1)前提條件：兩個碰撞物體應為“水平”且“正面碰撞”。
(2)如果借助“氣墊滑軌”完成實驗，調整氣墊滑軌時要注意使用水平儀，保證滑軌水平。
如果使用“滑槽”來完成實驗，則滑槽末端的切線必須是水平的，并且入射球每次必須在滑槽的同一高度處從靜止狀態釋放。
5.偏差分析
(1)系統偏差：主要來自于設備本身是否滿足要求，即：
① 碰撞是否為一維碰撞。
②實驗是否滿足動量守恒條件：例如氣墊滑軌是否水平，兩球大小是否相等。
(2)重合偏差：主要來源于質量m和速度v的檢測。
（三）改進措施：
① 設計方案時，應保證碰撞為一維碰撞，并盡可能滿足動量守恒條件。
②采取多次測試計算平均值的方法，減少偶然偏差。
【課堂練習】
1.（2017·江西模擬）借助頻閃攝影和氣墊滑軌，完成了“探索碰撞中的不變量”實驗。 步驟如下：
①用天平測量滑塊A、B的質量分別為200g、300g；
②安裝氣墊滑軌，調節氣墊滑軌調節旋鈕，使滑軌水平；
③向氣墊滑軌內注入壓縮空氣；
④將滑塊A、B放在滑軌上，給定初始速度，同時開始閃光拍照。 閃爍的時間間隔設置為Δt=0.2s，照片如圖所示。
結合實驗過程和圖像分析可知，該圖像為4次閃光燈拍攝的照片。 在這4次閃爍的瞬間，滑塊A和B都在0-80cm的刻度范圍內； 第一次閃光時，滑塊A正好經過x=55cm處，滑塊B正好經過x=70cm處。 碰撞后，一個滑塊處于靜止狀態。 設右方向為正方向，試分析：第一次閃光后滑塊碰撞時間發生____s，碰撞前兩個滑塊的質量與速度乘積之和為m/s，質量與速度碰撞后兩個滑塊的速度乘積之和為·m/s。
答案：0.1； -0.2； -0.2
2.（2017·湖北荊州中學）同事利用圖A所示的裝置，通過兩個直徑相同的球a、b碰撞，驗證了動量守恒原理。 圖中，PQ為溜槽，QR為水平槽。 注意記錄紙上粗豎線指示的位置O。 實驗中，球a從靜止狀態下從滑槽上的固定位置G滾下，落在平地上的記錄紙上，留下痕跡。 重復上述操作10次，得到10條落點痕跡。 球a落地點的平均位置B。 然后將球b放在水平槽的R端動量定理實驗設計，讓球a從靜止狀態仍從固定位置G滾下，與球b碰撞后落到水平地面上的記錄紙上，重復10次次，得到兩個球落地點的平均位置分別為A、C，球b下落的軌跡如圖B所示。米尺水平放置，零點對準O點。
(1) 碰撞后球 b 的水平射速應取為 。
（2）下列選項中，本次實驗必須進行的測試是什么？
答案：____（填寫選件序號）。
A。 當b球沒有放在水平槽上時，檢測a球位置到O點的距離x1
B． a球與b碰撞后，檢測a球和b球落地位置到O點的距離x2和x3
C。 檢測球a或球b的半徑d
D． 檢測球a和球b的質量ma和mb（或兩個球的質量之比）
E． 檢測G點相對于水平槽面的高度H
（3）根據本實驗的方法，已知球a的質量為ma，球b的質量為mb，ma>mb，所以動量守恒原理的驗證公式為____（表示實驗中測量量對應的字母）。
答案：（1）64.5（64.2～64.8可接受）； （2）ABD； (3) max1=max2+mbx3
3.（2017湖南師范大學附中模擬）如圖所示，是用來驗證動量守恒原理的實驗裝置。 彈力球1用一根細鋼絲懸掛在O點，O點正下方的椅子邊緣有一根立柱。實驗時調整懸掛點，使彈力球1剛好與椅子接觸。靜止時球2位于立柱上，且兩球高度相同。 將球 1 拉至 A 點并保持不動，同時將球 2 放在立柱上。 釋放球1，當它在懸掛點正下方擺動時，與球2同心碰撞。 球1接觸后可以擺動到最左邊的B點，球2落到平地上的C點。 測量相關數據可以驗證球1和球2碰撞時的動量守恒。 已測量彈性球1和2的質量m1和m2（m1>m2），A點到水平桌面的距離為a，B點到水平桌面的距離為b。 據悉：
(1) 需要測試的數量是__、和。
(2) 根據檢測數據，本實驗動量守恒定律的表達式為__。
答：（1）C點到椅子邊緣的水平距離c、立柱高度h、桌面高度H； (2)
4.（2017·山東德州首模）如圖所示，“碰撞實驗器”可以用來驗證動量守恒原理，即研究兩個小物體碰撞前后動量關系球位于軌道的水平部分。
（1）實驗中必須滿足的條件是（填入選項的符號）。
A、溜槽軌道必須光滑
B．溜槽軌道末端的切線是水平的
C. 入射球每次必須從同一高度從靜止處滾落
D． 如果入射球的質量為m1，擊中球的質量為m2，則m1>m2
(2)圖中O點為球的投擲點在地面的垂直投影。 實驗時，將小球1從斜軌上的靜止位置S多次釋放，找到其平均落點位置P，并檢測水平填充距離，然后將小球2靜止放置軌道末端，然后球 1 在坡道上的位置 S 處從靜止狀態釋放，與球 2 碰撞，如此重復多次。 需要完成的必要步驟是（用于填寫選項的符號）。
A。 用天平測量兩個小球的質量m1和m2
B． 檢測球1開始釋放的高度h
C。 檢測投擲點距地面的高度H
D． 分別求球1和球2平均落地點的位置M和N
E． 檢測扁平灌裝過程，
(3) 如果兩球碰撞前后的動量守恒，則滿足的表達式為（用式（2）中檢測到的量表示）。
答案： (1) BCD (2) ADE (3) m1=m1+m2 (4) 77.00
圖片、文字均來自網絡，版權歸原作者所有。 如有不當，請告知并刪除