验证动量守恒 测速各显其能

湖北 许 文

动量守恒定律是自然界中普遍适用的物理规律之一，验证动量守恒定律是一个经典的力学实验。该实验一般采用两物体的一维碰撞或反冲运动，通过测出过程前后系统的总动量在一定的实验误差范围内是否相等，来验证动量守恒定律。此实验的设计方案主要是围绕测量物体的速度这一角度来创新的，通过改变测量手段与测量技术，尽显测速技能。

一、解析经典实验

验证动量守恒定律的经典实验方案是利用两小球在水平方向进行一维碰撞，通过平抛运动规律测量小球碰撞前后的速度。

1.器材与装置如图1所示。

图1

3.验证的等式：

(1)两球在碰撞中动量守恒，应满足

ma·OP=ma·OM+mb·ON；

(2)两球进行弹性碰撞，除上式成立外，还应满足

ma·OP2=ma·OM2+mb·ON2。

4.误差分析：该设计方案的实验误差主要表现在：测量两球的质量及小球做平抛运动的水平位移大小存在一定的偶然误差；两小球不是一维正碰也会产生一定的实验误差。

此实验的经典设计方案是根据平抛运动规律，在平抛运动时间相同的情况下，用平抛运动的水平位移大小替代平抛运动的初速度大小，把小球碰撞前后不易直接测量的平抛运动的初速度大小转化为易直接测量的平抛运动水平位移大小，从而简化实验操作与数据处理过程。

二、例析创新方案

1.两球水平方向一维碰撞，通过斜面平抛规律测速

【例1】为了验证碰撞中的动量是否守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤进行实验。……