验证动量守恒定律实验（平抛小球碰撞）

实验目的

验证两小球碰撞前后系统总动量守恒，学会用水平射程代替速度的方法。

实验原理

碰撞时间极短，内力远大于外力，系统动量近似守恒：m1v0 = m1v1 + m2v2。两球离开槽口后下落高度相同，平抛时间 t 相同，速度与水平射程成正比，因此只需验证 m1·OP = m1·OM + m2·O′N。其中 P 为碰前入射球落点，M、N 为碰后两球落点，O′ 为被碰球起飞位置的投影点。

实验器材

• 斜槽
• 入射小球（质量 m1）
• 被碰小球（质量 m2，m1 > m2）
• 天平
• 白纸和复写纸
• 重锤线
• 刻度尺
• 圆规

实验步骤

1. 用天平测出两球质量 m1、m2，确认两球半径相同且 m1 > m2。
2. 固定斜槽，使末端切线水平；铺好白纸和复写纸，用重锤线确定投影点。
3. 不放被碰球，让入射球从同一位置静止滚下多次，确定平均落点 P。
4. 把被碰球放在槽口支柱上，让入射球从同一位置滚下，确定碰后落点 M、N。
5. 用刻度尺量出 OP、OM 和被碰球的水平射程 O′N。
6. 计算 m1·OP 与 m1·OM + m2·O′N，比较二者在误差范围内是否相等。

实验现象与结论

在误差允许的范围内，m1·OP 与 m1·OM + m2·O′N 相等，说明两球碰撞前后系统总动量守恒。数据略有差异，主要来自落点测量误差、槽口不水平以及球与槽的摩擦。

注意事项

• 斜槽末端必须水平，否则小球不是平抛运动。
• 入射球每次都要从同一位置由静止释放。
• 铺好白纸后不要移动，落点用最小圆圈住取平均位置。

常见问题

为什么入射球质量要大于被碰球？

这样碰后入射球不会反弹，仍向前运动，两球都做平抛，落点便于测量。

为什么可以用水平射程代替速度？

两球下落高度相同，平抛时间相同，水平射程 x = vt，与速度成正比。