04
實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律
實(shí)驗(yàn)原理：在一維碰撞中，測量物體的質(zhì)量m以及碰撞前后物體的速度v和v′。 求碰撞前動量 p = m1v1 + m2v2 和碰撞后動量 p′ = m1v1′ + m2v2′。 見碰撞。 前進(jìn)和后退的動量守恒嗎？
實(shí)驗(yàn)方案：
1.利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1、測量質(zhì)量：用天平測量滑塊的質(zhì)量。
2、安裝：正確安裝氣墊導(dǎo)軌。
3． 實(shí)驗(yàn)：打開電源，用配套的光電計(jì)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(zhì)量。②改變滑塊的初始速度和方向，重復(fù)上述步驟）。
[數(shù)據(jù)處理]
1、滑塊速度的測量：v=Δx/Δt，其中Δx為滑塊遮光罩的寬度（可直接測量），Δt為滑塊（遮光罩）通過光電門顯示的時間通過數(shù)字定時器。
2、驗(yàn)證表達(dá)式：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
2、用等長的擺球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1、測量質(zhì)量：用天平測量兩個球的質(zhì)量m1和m2。
2、安裝：用等長的吊線懸掛兩個大小相等的球。
3． 實(shí)驗(yàn)：一個小球靜止不動，另一個小球被拉起，放下時它們發(fā)生碰撞。
4． 速度測量：可以測量球被拉起的角度，利用動能定理計(jì)算碰撞前對應(yīng)球的速度，測量碰撞后球向上擺動的角度，并計(jì)算碰撞后相應(yīng)球的速度。
5、改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
[數(shù)據(jù)處理]
1、擺速測量：
式中，h為球出手時（或碰撞后向上擺動）的高度（可直接測量）。
2、驗(yàn)證表達(dá)式：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
3.使用兩輛車完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1、測量質(zhì)量：用天平測量兩輛車的質(zhì)量。
2、安裝：將打點(diǎn)定時器固定在光滑的長木板一端，將紙帶穿過打點(diǎn)定時器，連接到汽車后部。 將撞針和橡皮泥安裝在兩輛車的碰撞端。
3、平衡摩擦力：將長木板左端抬起，打開電源，讓小車行駛，觀察紙帶，調(diào)節(jié)長木板的傾斜度，直至紙帶上印的點(diǎn)均勻。
3． 實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓A車移動，B車靜止。 當(dāng)兩車相撞時，撞針插入橡皮泥中，將兩車連接成一個整體移動。
4． 速度測量：根據(jù)紙帶上兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離和時間，通過v=Δx/Δt計(jì)算速度。
5、改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
[數(shù)據(jù)處理]
1、小車速度的測量：v=Δx/Δt，其中Δx是紙帶上兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，可以用刻度尺測量高中物理筆記，Δt是小車通過Δx的時間，可以根據(jù)點(diǎn)間隔計(jì)算出來。
2、驗(yàn)證表達(dá)式：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
4、利用滑槽滾球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1、測量質(zhì)量：用天平測量兩個球的質(zhì)量，選擇質(zhì)量較大的球作為入射球。
2、安裝：如圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置。 調(diào)整固定溜槽高中物理筆記，使溜槽底部水平。
3． 鋪紙：白紙?jiān)谙拢瑥?fù)寫紙?jiān)谏希旁诤线m的位置。 注意粗垂直線所指向的位置 O。
4． 釋放球找落點(diǎn)：擊中的球不要釋放，每次讓入射球從滑道上的固定高度自由滾落。 重復(fù)10次。 用圓規(guī)畫一個盡可能小的圓，并包圍所有的球著陸點(diǎn)。 圓心P是球落地點(diǎn)的平均位置。
5、尋找碰撞點(diǎn)：將被擊球放在滑槽末端，每次讓入射球從滑槽同一高度自由滾落，使它們發(fā)生碰撞。 重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次。 采用步驟4的方法，標(biāo)記碰撞后擊球點(diǎn)的平均位置M和擊球點(diǎn)的平均位置N。 如圖所示。
6． 驗(yàn)證：連接ON并測量線段OP、OM和ON的長度。 將測量數(shù)據(jù)填入表中。 最后代入m1·OP=m1·OM+m2·ON，看是否在允許誤差范圍內(nèi)成立。
[數(shù)據(jù)處理]
驗(yàn)證表達(dá)式：m1·OP=m1·OM+m2·ON。
重點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及誤差分析
防范措施
1、前提條件：兩個碰撞物體要保證“水平”、“正面碰撞”。
2.計(jì)劃提醒
(1)若采用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行校驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，應(yīng)注意使用水平儀，保證導(dǎo)軌水平。
(2) 若用擺球進(jìn)行檢定，當(dāng)兩擺球靜止時，兩擺球的中心應(yīng)在同一水平線上，并剛好接觸。 擺線應(yīng)垂直。 擺球拉起后，兩擺線應(yīng)在同一垂直平面內(nèi)。
(3)若兩車碰撞驗(yàn)證，應(yīng)注意平衡摩擦力。
(4)若采用平拋運(yùn)動定律進(jìn)行驗(yàn)證，在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時，應(yīng)注意調(diào)整滑槽，使滑槽末端水平，并選擇質(zhì)量較大的球作為入射球。
3． 探索結(jié)論：所尋求的不變量在各種碰撞情況下必須保持不變。
誤差分析
1、系統(tǒng)誤差：主要來自于設(shè)備本身是否符合要求。
(1)碰撞是否是一維的。
(2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動量守恒條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平、兩球大小是否相等、使用長木板實(shí)驗(yàn)時摩擦力是否平衡等。
2、偶然誤差：主要來源于碰撞前后質(zhì)量m1、m2和速度（或水平范圍）的測量。
例子
05
彈性和非彈性碰撞
彈性碰撞：碰撞前后系統(tǒng)動量守恒，動能不變；
非彈性碰撞：碰撞前后系統(tǒng)動量守恒，動能減小。
碰撞現(xiàn)象滿足規(guī)則：
(1)動量守恒(作用時間短，系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力)。
(2)動能不增加。
(3)速度要合理。
① 如果兩個物體運(yùn)動方向相同，則碰撞前應(yīng)有 v after > v ； 碰撞后，前面物體的速度必須增加。 如果兩個物體碰撞后運(yùn)動方向相同，則應(yīng)該有 v ' ≥ v after' 。
②如果兩個物體相向運(yùn)動，則碰撞后兩個物體的運(yùn)動方向不可能改變。
重點(diǎn)
彈性碰撞“一動一碰撞”模型
分析以上結(jié)論：
當(dāng)m1=m2時，兩球碰撞后交換速度。
當(dāng)m1?m2時，碰撞后較大質(zhì)量的速度保持不變，較小質(zhì)量的速度為2v1。
當(dāng)m1<m2時，質(zhì)量較小的球碰撞后以原來的速度反彈。
例子
06
反沖現(xiàn)象火箭
作用原理：反沖運(yùn)動是系統(tǒng)中物體之間的作用力和反作用力產(chǎn)生的效果；
動量守恒：反沖運(yùn)動過程中，系統(tǒng)不受外力作用或內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，因此反沖運(yùn)動遵循動量守恒定律；
機(jī)械能增加：反沖運(yùn)動過程中，由于其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因此系統(tǒng)的總機(jī)械能增加。
重點(diǎn)
火箭加速原理
例子