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内容举例： 科学验证：动量守恒定律
一、实验器材
1. 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。
二、实验原理与设计
1. 实验原理
质量分别为m1和m2的两个小球A、B发生正碰，若碰前A球的速度为v1，B球静止，碰后的速度分别为v1'和v2'，根据动量守恒应有m1v1=m1v1'+m2v2'。
2. 实验设计
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，设计实验装置如图所示。
让球A从同一位置C点释放，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。只要验证m1lOP=m1lOM+m2lON，即可验证动量守恒定律。
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C点由静止释放，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C点由静止释放，撞击球B，两球落在复写纸上，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，用毫米刻度尺测出lOP、lOM和lON。
6. 改变C点位置，重复上述实验步骤。
四、实验原理与操作
如图甲所示，让一个小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽末端的另一小球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。
1. 实验注意的事项
(1)斜槽末端的切线必须水平，判断是否水平的方法是将小球放在斜槽轨道平直部分任一位置，若小球均能保持静止，则表明斜槽末端已水平。
(2)入射小球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放，可在斜槽适当高度处固定一挡板，使小球靠着挡板，然后释放小球。
(3)入射小球的质量应大于被碰小球的质量。
(4)实验过程中确保实验桌、斜槽、白纸的位置始终保持不变。
(5)在计算时一定要注意m1、m2与OP、OM和ON的对应关系。
(6)应尽可能在斜槽较高的地方由静止释放入射小球。
2. 实验数据处理
(1)利用平抛运动的规律计算速度。测出碰撞前后小球落点到O点的距离lOP、lOM、lON，小球在空中运动的时间均相同，设为Δt，可得小球平抛运动的初速度为v=l/Δt，即可间接得出两小球碰撞前后的速度。
(2)因为v∝l，所以可以用水平位移来代替速度，将验证m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'变为验证m1·lOP=m1·lOM+m2·lON，可将对难测物理量速度的测量转换为对易测物理量位移的测量。
3. 误差分析
(1)小球落点位置确定的不准确是产生误差的一个原因。
(2)入射小球每次不是从同一高度无初速度滑下是产生误差的另一原因。
(3)两球的碰撞若不是对心正碰则会产生误差。
(4)距离的测量产生误差。
(5)入射小球释放的高度太低，两球碰撞时内力较小会产生误差。
第4节 弹性碰撞与非弹性碰撞
一、不同类型的碰撞
1. 碰撞的特点：碰撞时相互作用时间很短，碰撞物体间的作用力远大于外力，系统的动量守恒。
2. 从能量角度分类
(1)弹性碰撞(又称完全弹性碰撞)：碰撞过程中机械能守恒。
(2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒，一部分机械能损失掉，转化为其他形式的能。
二、弹性碰撞
1. 碰撞分析：碰撞过程机械能守恒、动量守恒。
质量分别为m1、m2的小球发生弹性碰撞，碰撞前v1≠0，v2=0，则碰后两球速度分别为v1'=(m_1-m_2)/(m_1+m_2 )v1，v2'=(2m_1)/(m_1+m_2 )v1。
2. 碰撞结果讨论
(1)若m1=m2，则两球发生弹性碰撞后，v1'=0，v2'=v1，即二者碰撞后交换速度。
(2)若m1>m2，则两球发生弹性碰撞后，v1'>0，v2'>0，碰撞后两球都向前运动。
(3)若m1<m2，则两球发生弹性碰撞后，v1'<0，v2'>0，碰撞后入射小球被反弹回来。
三、非弹性碰撞
1. 非弹性碰撞动量守恒，存在机械能损失。
2. 若碰后物体都以共同速度运动，碰撞中机械能损失最大，为完全非弹性碰撞。
四、碰撞问题的原则
1. 处理碰撞问题遵循的三个规律
(1)动量守恒：运动方向上满足动量守恒的条件。
(2)动能不能增加：即(p_1^2)/(2m_1 )+(p_2^2)/(2m_2 )≥(p'〖 _1〗^2)/(2m_1 )+(p'〖 _2〗^2)/(2m_2 )。
(3)速度要合理：同向碰撞时，碰前应有v后>v前，碰后应有v前'≥v后'；相向运动时，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
2. 弹性碰撞的速度问题
动量守恒：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
机械能守恒： 1/2m1v_1^2+1/2m2v_2^2=1/2m1v1'2+1/2m2v2'2
则有v1'=((m_1-m_2)v_1+2m_2 v_2)/(m_1+m_2 )，v2'=((m_2-m_1)v_2+2m_1 v_1)/(m_1+m_2 )
3. 弹性碰撞的判断
(1)题目中明确指出物体间发生的是弹性碰撞；
(2)弹性小球、光滑钢球或分子、原子等微观粒子碰撞，属于弹性碰撞。
4. 爆炸模型与碰撞模型的比较碰撞 爆炸
不同点 碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，系统的动能不会增加 爆炸过程中往往有化学能转化为动能，系统的动能增加
相同点 时间特点 相互作用时间很短相互作用力特点 物体间的相互作用力先是急剧增大，然后再急剧减小，平均作用力很大系统动量的特点 系统的内力远远大于外力，外力可忽略不计，系统的总动量守恒位移特点 由于碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以，在物体发生碰撞、爆炸的瞬间，可认为物体在碰撞、爆炸后仍在同一位置
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