湖北 许 文

验证动量守恒定律实验的拓展与迁移

湖北 许 文

动量知识已重新纳入高考物理必考内容，验证动量守恒定律这一经典实验应值得关注。此实验设计方案一般是用一个小球（物块）沿水平方向去碰撞另一静止的小球（物块），验证两小球（物块）在碰撞过程中系统动量守恒或用压缩的轻弹簧沿水平方向静止开始弹出两物块，验证此过程中两物块（含轻弹簧）系统的动量守恒。由于小球或物块的速度一般不能直接测量，往往通过小球或物块做平抛运动、圆周运动、直线运动，测出相关位移、角度等，用平抛运动规律、机械能守恒定律、动能定理来计算小球（物块）的速度或用打点计时器、光电门传感器来测速。围绕这一测量主题，该实验有多种拓展与创新，关键是要理解实验原理，并能进行迁移。下表总结了该实验的多种设计方案。

实验方案设计图解 实验原理与验证的等式 设计说明v＝ __x g∝x maOP＝maOM＋mbON 2h／槡由于轨道有摩擦，ma＞mb是避免碰后a球反弹。在平抛高度相同时，平抛的初速度大小与平抛的水平位移大小成正比v＝ __x 2y／槡g∝1槡y在平抛水平位移相同时，平抛的初速度大小与平抛的竖直位移大小的平方根成may槡＝may槡反比2 3＋mby槡1由Lcosθ＝vt，Lsinθ＝同一斜面上的平抛运动，其初速度大小与12gt2得v∝槡L 落在斜面上距离的平方根成正比maL槡2＝maL槡1＋mbL槡3v＝Δx Δt∝Δx max0＝max1＋mbx2相邻两次频闪的时间间隔Δt相同，平抛的初速度与相邻两位置的水平间距Δx成正比

续表

【例题】（原创）用如图1所示的装置验证碰撞中动量守恒定律。……