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碰撞实验器法验证动量守恒定律

【目的和要求】

通过两球作对心碰撞后做平抛运动来验

证动量守恒定律，理解利用“等效”观念简化

实验测定的设计思想。

【仪器和器材】

钢质入射球（质量约45－50克），电木

制靶球（质量约7－8克、半径与入射球相

同）、天平（托盘天平或学生天平），碰撞

实验器（J2135型），木板，白纸，复写纸，

直尺。

【实验方法】

1．把碰撞实验器装在桌边，如图2．32。

把入射球放在导轨的下段，微转导轨，使入

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射球在其上面能静止，然后紧固水平调节螺

钉。把一块木板放在导轨前方地面上，在其

上面铺好白纸并用图钉钉住。

2．放倒支球柱，让入射球从定位板处由

静止开始滚下，观察球在纸面上的落点位

置。然后在该处铺上复写纸，重新让入射球

做平抛运动五次以上，每次都应从定位板处

放开入射球。在各落球点附近画一圆，使所

有落点都恰好围在此圆中，以此圆的圆心作

为入射球的平均落点P。转动放线轴手柄，

使重锤悬线从端面的“V”形缺口垂下，在纸

面上标出锤尖的投影点O，这就是碰撞时入

射球的球心在纸上的垂直投影，OP线段即

为入射球在没有发生碰撞时飞出的水平距

离S。在纸面上画出过O、P的直线。

1

3．扶起支球柱，放上靶球，调节支柱的

位置，使入射球和靶球的球心连线与导轨水

平部分平行（即球等高，且球心连线与入射

球入射速度方向一致），当入射球球心在导

轨下边沿时，两球刚好接触。然后紧固支球

柱，让入射球从定位板处自由滚下，观察两

球碰后的落点，然后在落点附近铺上复写

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纸。重复两球碰后做平抛运动的实验一次。

揭开复写纸，看两球落点是否在纸上过O、

P的连线附近。若落点偏离此线两厘米以上，

则需重新细调支球柱的位置。再做两球碰撞

的实验五次以上。注意每次入射球都要从挡

板处开始运动。像步骤2那样确定两球的平

均落点M和N。

4．用天平分别称出两球质量，用游标卡

尺量出两球半径r（若有微小差别，可取平

均值）。在纸上在O、P的连线上作距O为

2r的O′点，则OM为入射球碰撞后飞出的

水平距离S′，O′N为靶球飞出的水平距离S′

1

用尺测出S、S′、S′比较mS和mS′

21121111

＋mS′，看在实验误差范围内是否相等。

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利用本实验装置，也可以验证在完全非弹

性正碰撞中动量守恒。只需在靶球上靠碰