高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 第2講 實驗：驗證動量守恒定律課件

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1、第 2 講 實驗：驗證動量守恒定律考點驗證動量守恒定律1實驗原理：在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量 m 和碰撞前后物體的速度 v、v，算出碰撞前的動量 pm1v1m2v2 及碰撞后的動量 pm1v1m2v2，即可驗證碰撞前后動量是否守恒2實驗方案：實驗需測量物體質(zhì)量和速度，質(zhì)量可用天平直接測量，測速度的方案有：(1)利用平拋運動測速度利用平拋運動下落高度相同時，水平速度與水平距離成正比此方案所用器材是斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個、重垂線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板(2)利用光電門測速度，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度此方案所用器材是氣墊導(dǎo)軌、光電計

2、時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥3利用平拋運動測速度的實驗原理圖 621(1)質(zhì)量分別為 m1 和 m2 的兩小球發(fā)生正碰，若碰前 m1 運動，m2 靜止，根據(jù)動量守恒定律應(yīng)有：m1v1m1v1m2v2.(2)各小球在同一高度做平拋運動，運動時間相等，則動量守恒時有：m1 OP m1 OM m2 ON .(見實驗圖 621)4利用平拋運動測速度的實驗步驟(1)先用天平測出小鋼球質(zhì)量 m1、m2.(2)按要求安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，把被碰小球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)實驗裝置使兩小球碰撞時處于同一水平高度，確保碰撞后的

3、速度方向水平(3)在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙(4)在白紙上記下重垂線所指的位置 O，它表示入射小球 m1碰前的球心位置(5)先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù) 10 次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射小球不碰時的落地點平均位置 P.(6)把被碰小球放在小支柱上，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù) 10 次，仿步驟(5)求出入射小球落點的平均位置 M 和被碰小球落點的平均位置 N.(7)過 O、N 在紙上作一直線，取 OO2r，O就是被碰小球碰撞時的球心豎直投影的位置(8)用刻度尺量出線段 OM、OP、ON 的長度，把兩小球的

4、質(zhì) 量 和 相 應(yīng) 的 水 平 位 移 數(shù) 值 代 入 m1 OP m1 OM m2 ON ，看是否成立(9)整理實驗器材放回原處5利用平拋運動測速度實驗注意事項(1)斜槽末端必須水平(2)入射小球每次都必須從斜槽上同一高度滾下(3)白紙鋪好后不能移動(4)入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量，即 m1m2，且r1r2r.1如圖 622 所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖.圖 622(1)若入射小球質(zhì)量為 m1，半徑為 r1；被碰小球質(zhì)量為 m2，半徑為 r2，則()CAm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2Bm1m2，r1r2Dm1m2，r1r2(2) 為完成此實驗，以下所提供的測量工

5、具中必需的是_.(填下列對應(yīng)的字母)A直尺C天平B游標(biāo)卡尺D秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為 m1，被碰小球的質(zhì)量為 m2，P 為碰前入射小球落點的平均位置，則關(guān)系式(用 m1、m2 及圖中字母表示)m1 OP m1 OM m2 ON 成立，即表示碰撞中動量守恒AC2某同學(xué)用圖 623 甲中所示裝置通過半徑相同的 A、B 兩球的碰撞來驗證動量守恒定律圖中 PQ 是斜槽，QR 為水平槽實驗時先使 A 球從斜槽上某一固定位置 G 由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復(fù)上述操作10 次，得到 10 個落點痕跡再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓 A 球仍從位置 G 由靜止開始滾

6、下，和 B 球碰撞后，A、B 球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡重復(fù)這種操作 10次，實驗圖中 O 點是水平槽末端 R 在記錄紙上的垂直投影點B 球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于 G、R、O 所在的平面，米尺的零點與 O 點對齊甲乙 圖 623(1)碰撞后 B 球的水平射程應(yīng)取為_ .(2)在以下選項中，哪些是本次實驗必須進(jìn)行的測量？答：_(填選項號)水平槽上未放 B 球時，測量 A 球落點位置到 O 點的距離A 球與 B 球碰撞后，測量 A 球落點位置到 O 點的距離測量 A 球或 B 球的直徑測量 A 球和 B 球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)測量 G 點相對水平槽面的高度答案：

7、64.6A、B、D解析：(1)將 10 個點圈在內(nèi)的最小圓的圓心作為落點平均位置，可由刻度尺測得碰撞后 B 球的水平射程為 64.7 ，因最后一位數(shù)字為估計值，所以允許誤差0.1 ，因此 64.6 和 64.8 也是正確的(2)從同一高度做平拋運動的物體飛行時間 t 相同，所以需要測出的量有：sA為不碰時 A 球的水平射程，sA為碰后 A 球的水平射程，sB為 B 球碰后的水平射程，mA、mB 的大小或 mA/mB的值選項是必要的熱點對實驗原理考查【例 1】(2009 年四川卷)氣墊導(dǎo)軌(如圖 624 甲)工作時，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊

8、不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運動時的阻力為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為 a 的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器所用電源的頻率均為 b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動圖乙為某次實驗打出的、點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的 6 個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度 s1、s2 和 s3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為_、_，兩滑塊的總動量大小為_；碰撞后兩滑塊的總動量大小為_重復(fù)上述實驗，多做幾次若碰

9、撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證圖 624實驗主要考查對實驗原理的理解，本實驗?zāi)康氖球炞C動量守恒定律，則主要是測量質(zhì)量和速度，而速度測量設(shè)計方法很多，要能根據(jù)題給條件弄清題中實驗設(shè)計原理1(2010 年珠海二模)如圖 625 所示，某同學(xué)利用半徑相同、質(zhì)量較小的 A 球和質(zhì)量較大的 B 球來探究動量守恒定律，圖中 QR 為水平槽實驗時，他讓 A 球從斜槽上某一固定位置 G由靜止?jié)L下，落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡，重復(fù)上述操作 10 次；再把 B 球放在水平槽末端，讓 A 球仍從位置 G由靜止?jié)L下，和 B 球碰撞后，A、B 球分別在記錄紙上留下各自落

10、點的痕跡，重復(fù)操作 10 次圖中的 O 點是水平槽末端的垂直投影點用天平稱量出兩球的質(zhì)量，用米尺測量出各球落點的平均位置到 O 點的距離，如下表：mA/gmB/gOM/cmON/cmOP/cm10.040.039.3054.8598.29圖 625(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析可得：M 點是 B 球的落點，則 N 點是 A 球在_的落點，P 點是 A 球在_的落點(填“碰撞前”或“碰撞后”)(2)取小球做平拋運動的時間為單位時間，用 mA、mB 和圖中字母表示碰撞前的總動量 p1_，碰撞后的總動量p2_.(3) 將表中數(shù)據(jù)代入發(fā)現(xiàn) p1_p2 ( 填“大于”、“等于”或“小于”)，其主要原因是：_.

11、答案：(1)碰撞后碰撞前(2)mA OP(3)小于mB OM mA ONA 球碰后反彈回去，在軌道上運動的過程中，要克服摩擦力做功而消耗機械能，它再次運動到斜槽末端時，速度較碰撞后小，因此 mB OM mA ON 比 mAOP 要大易錯點：驗證動量守恒定律實驗數(shù)據(jù)收集【例 1】(單選)在做“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗時，必須測量的物理量有()D入射小球和被碰小球的質(zhì)量入射小球和被碰小球的半徑入射小球從斜槽上由靜止釋放時的起始高度斜槽軌道的末端到地面的高度從相碰到落地的時間入射小球未與另一小球碰撞時飛出的水平距離入射小球和被碰小球碰撞時飛出的水平距離ACBD錯解分析：驗證動量守恒定律要得到兩小球的質(zhì)量和碰撞前后的速度，故需要得到小球做平拋運動的時間或離地面的垂直高度，所以選擇了含有的答案正確解析：由平拋運動的知識可知，兩小球到地面的垂直距離都相等，所以做平拋運動的時間都相等，故只需測量其飛出的水平距離及兩小球的質(zhì)量，即可驗證動量是否守恒 D 正確1(雙選)如圖 626 所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是()ACA直尺B游標(biāo)卡尺C天平D秒表 圖 626解析：驗證動量守恒實驗中，需要測量的是兩小球的質(zhì)量和飛出的水平距離，故需要的工具中必有直尺和天平