实验：研究碰撞中的动量守恒

　　一、气垫导轨实验探究法
　　　　注意：
　　1、碰撞时难免有能量损失。只有当某个物理量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变，它才是我们寻找的不变量。在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架，可以得到能量损失很小的碰撞。在滑块的碰撞端面贴胶布，可以增大碰撞时的能量损失。如果在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个滑块连接成一起运动，这样的碰撞中能量损失很大。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体。
　　2、原来连在一起的两个物体，由于它们之间具有相互排斥的力而分开，这实际上也是一种碰撞。这种情况可以通过下面的方法实现：
　　用细线将弹簧片拉成弓形，放置于质量不同的两个滑块之间，并使它们静止。然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动。
　　　　
　　　实验器材
　　气垫导轨、滑块、光电门、光电计时器、学生电源、导线、开关、天平
　　实验步骤
　　1、先用天平测出两个滑块的质量m1和m2。
　　2、调节气垫导轨水平（方法是将滑块放到导轨上，不自动地向一方滑动），并调整光电门处于待测状态。
　　3、按图连接好实验装置
　　4、打开气垫导轨，让滑块能在导轨上无摩擦地滑动
　　5、打开光电计时器，分别给两滑块初速度，用光电计时器直接测出碰前速度v1和v2以及碰后的速度 v1ˊ和v2ˊ，并记录在表格中。
　　　 填表时要注意：如果小球碰撞后运动的速度与原来的方向相反，应在数据前加一负号表示。
　　6、在两滑块碰撞位置加上橡皮泥（用天平称出加泥后的质量），再重复上述过程，把碰撞前后的速度记录在表格中。
　　7、在两滑块的碰撞端贴胶布，同样重复上述过程，记录数据，填入表格。
　　8、研究记录的数据，从中找出前后不变的量。
注意事项
　　1、应让滑块在导轨上能无摩擦地滑动，不受阻力作用。
　　2、气垫导轨应放水平。
　　3、所给滑块的初速度不能太大或太小。

　　二、打点计时器实验探究法
　　
　　实验器材
　　光滑导轨、滑块、电磁打点计时器、学生电源、配重砝码、纸带，天平、刻度尺。
　　实验步骤
　　1、在两滑块碰撞位置加上橡皮泥，先用天平称出加泥后两个滑块的质量m1和m2。
　　2、调节导轨水平，让滑块能在导轨上无摩擦地滑动。
　　3、按图连接好实验装置
　　4、把滑块A放在导轨中部，在滑块B上固定纸带，使纸带穿过打点计时器，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向。并使滑块B停在打点计时器附近，理直纸带。
　　5、启动电源，让打点计时器工作。给滑块B一初速度，，使它运动后与滑块A相碰，然后粘合在一起运动。
　　6、断开电源，取下纸带。在反映粘合运动前后的两段点迹中各取相等数量的点迹（反映刚粘合时的点迹除外），用刻度尺量出这两部分点迹间的总长S和S′（如图）, 记录数据，填入表格。
　　　　　
　　7、加砝码以改变滑块的质量，换上新纸带，重复上述步骤，再做两次。
　　8、研究记录的数据，从中找出前后不变的量。
　　注意事项
　　1、应让滑块在导轨上能无摩擦地滑动，不受阻力作用。
　　2、气垫导轨应放水平。
　　3、要先接通电源，后给滑块一初速度。
　　4、所给滑块的初速度不能太大, 以免弄断纸带。
　　三、利用平抛运动的装置实验探究法
　　探究思路
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　实验器材
　　碰撞实验器（斜槽、重锤线），两个半径相等而质量不等的小球；白纸；复写纸；天平和砝码；刻度尺，游标卡尺（选用），圆规等。
　　实验步骤
　　1、用天平测出两个小球的质量m1、m2。
　　2、安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜槽末端点的切线水平。
　　3、在水平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。
　　4、在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。
　　5、先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下，重复10次，用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。
　　6、把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度，确保入射球运动到轨道出口端时恰好与被碰球接触而发生正碰。
　　7、再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下，使两球发生正碰，重复10次，仿步骤（5）求出入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。
　　8、过O、N作一直线，取OO′=2r（可用游标卡尺测出一个小球的直径，也可用刻度尺测出紧靠在一起的两小球球心间的距离），O′就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置。
　　9、用刻度尺量出线段OM、OP、O′'N的长度，它们在数值上就等于用飞行时间作时间单位时各自做平抛运动的水平初速度v1、v1′、v2′
　　10、研究记录的数据，从中找出前后不变的量。
　　注意事项
　　1、为保证两球在水平方向做同一直线上的对心正碰，必须将斜槽末端切线调节成水平然后固定；调节斜槽末端前边的小支柱的高度和位置时，要使入射球和被碰球的球心在碰前等高、且做到碰撞时两球的连线与轨道末端切线平行，同时要使小支柱与槽口的距离等于小球的直径。
　　2、为使入射球A在碰后能沿原方向运动，必须使入射球A的质量大于被碰球B的质量。
　　3、为保证多次重复实验的条件相同，一是必须使入射球每次都是从斜槽上同一位置从静止开始滚下；二是注意不能移动实验桌、斜槽和白纸。
　　4、必须明确标明重锤线尖端所指的位置O，以便能较精确地确定两球做平抛运动的抛出点，从而获得较精确的水平位移大小。
　　四、单摆实验探究法
　　把两个小球用线悬挂起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。如图：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被碰后的速度。
　　设摆线长为L，小球的半径为r，质量为m，被拉起的角度为θ，落下时的速度为v，根据机械能守恒有：
　　
　　解得：
　　同理可求出碰后各小球的速度。
　　也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。
　　注意：由于此实验中角度的测量有困难，适于定性研究。

　　实验结论
　　在实验误差允许的范围内，在物体的碰撞过程中，碰撞前后两个物体各自的质量和速度的乘积之和是不变量，即m1v1+m2v2=m1v1ˊ+m2v2ˊ

实验 验证动量守恒定律