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1、實驗七驗證動量守恒定律,,大一輪復習講義,,第六章動量動量守恒定律,,NEIRONGSUOYIN,內容索引,過好雙基關,研透命題點,回扣基礎知識 訓練基礎題目,細研考綱和真題 分析突破命題點,,過好雙基關,,,,基本實驗要求,,,1.實驗原理 在一維碰撞中，測出物體的質量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，看碰撞前后動量是否相等. 2.實驗器材 斜槽、小球(兩個)、 、直尺、復寫紙、白紙、圓規(guī)、重垂線. 3.實驗步驟 (1)用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球.,天平,(2)按照如圖1甲所示安裝實驗裝置.調整、
2、固定斜槽使斜槽底端水平. (3)白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好.記下重垂線所指的位置O. (4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復10次.用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點都圈在里面.圓心P就是小球落點的平均位置.,圖1,(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗10次.用步驟(4)的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N.如圖乙所示.,(6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度.將測量數(shù)據(jù)填入表中.最后代入 ，看在誤差允許的范圍內是否成立. (7)整理好實驗器材
3、，放回原處. (8)實驗結論：在實驗誤差允許范圍內，碰撞系統(tǒng)的動量守恒.,,規(guī)律方法總結,,,1.數(shù)據(jù)處理 驗證表達式： 2.注意事項 (1)斜槽末端的切線必須 ； (2)入射小球每次都必須從斜槽 高度由 釋放； (3)選質量較 的小球作為入射小球； (4)實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.,水平,同一,靜止,大,,研透命題點,,,例1(2018山東省泰安市上學期期末)如圖2，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系. (1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通過僅測量____(填選項前的序號)
4、，間接地解決這個問題. A.小球開始釋放的高度h B.小球拋出點距地面的高度H C.小球做平拋運動的水平位移,圖2,,,,命題點一教材原型實驗,C,解析驗證動量守恒定律實驗中，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，根據(jù)平拋運動規(guī)律，若落地高度不變，則運動時間不變，因此可以用水平位移大小來體現(xiàn)速度大小，故需要測量水平位移，故A、B錯誤，C正確.,(2)用天平測量兩個小球的質量m1、m2.圖中O點是小球拋出點在水平地面上的垂直投影，實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放；然后把被碰小球m2靜止于軌道水平部分的右側末端，再將入射小球m1從斜軌
5、上S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并重復多次，分別找到小球的平均落點M、P、N，并測量出平均水平位移OM、OP、ON. (3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式 可表示為______________________用(2)中 測量的量表示；若碰撞是彈性碰撞，那么 還應該滿足的表達式為_________________ _______用(2)中測量的量表示.,m1OPm1OMm2ON,m1OP2m1OM2,m2ON2,解析根據(jù)平拋運動規(guī)律可知，落地高度相同，,而動量守恒的表達式是：m1v0m1v1m2v2 若兩球相碰前后的動量守恒，則需要驗證表達式m1OPm1OMm2ON即可；,即滿足關系式：m
6、1OP2m1OM2m2ON2.,變式1(2018陜西省榆林市第三次模擬)“驗證動量守恒定律”的實驗裝置如圖3所示，回答下列問題： (1)實驗裝置中應保持斜槽末端__________.,切線水平,圖3,解析要保證每次小球都做平拋運動，則斜槽末端必須切線水平；,(2)每次小球下滑要從_________處由靜止釋放.,解析每次小球下滑要從同一高度處由靜止釋放，從而保證平拋運動的初速度相同；,同一高度,(3)入射小球的質量mA和被碰小球的質量mB的大小關系是________.,mAmB,解析為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質量應大于被碰球的質量，即：mAmB；,(4)在圖中，小球的水平射程的數(shù)值分別
7、用OP、OM和ON表示.小球半徑均為r.因此只需驗證_________ ____________________.,解析小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，小球的運動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則：mAvAmAvAmBvB，兩邊同時乘以時間t得：mAvAtmAvAtmBvBt，即：mAOPmAOMmB(ON2r).,mAOP,mAOMmB(ON2r),1.實驗器材：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、彈簧片、膠布、撞針、橡皮泥等. 2.實驗方法 (1)測質量：用天平測出兩滑塊的質量. (2)安裝：按圖4安裝并調好實驗裝置. (3)實驗：接通電源，利用光電計時器測出兩
8、滑塊在各種情況下碰撞前、后的速度(例如：改變滑塊的質量；改變滑塊的初速度大小和方向). (4)驗證：一維碰撞中的動量守恒.,,,,命題點二實驗方案創(chuàng)新,創(chuàng)新方案1利用氣墊導軌,圖4,例2(2018安徽省安慶市二模)某同學欲采用課本上介紹的氣墊導軌和光電計時器等器材進行“驗證動量守恒定律”的實驗.實驗裝置如圖5所示，下面是實驗的主要步驟： 安裝好氣墊導軌和光電門，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平 測得A和B兩滑塊上遮光片的寬度均為d 得到A、B兩滑塊(包含遮光片)的質量m1、m2 向氣墊導軌通入壓縮空氣,圖5,利用氣墊導軌左右的彈射裝置，使滑塊A、B分別向右和向左運動，測出滑塊A、B在碰撞前經
9、過光電門過程中擋光時間分別為t1和t2 觀察發(fā)現(xiàn)滑塊A、B碰撞后通過粘膠粘合在一起，運動方向與滑塊B碰撞前運動方向相同，此后滑塊A再次經過光電門時擋光時間為t,試解答下列問題： (1)碰撞前A滑塊的速度大小為_____，碰撞前B滑塊的速度大小為_____.,(2)為了驗證碰撞中動量守恒，需要驗證的關系式是：________________(用題中物理量表示).,(3)有同學認為利用此實驗裝置還能計算碰撞過程中損失的機械能.請用上述實驗過程測出的相關物理量，表示出A、B系統(tǒng)在碰撞過程中損失的機械能E ________________________.,1.實驗器材：小球兩個(大小相同，質量不同)
10、、懸線、天平、量角器等. 2.實驗方法 (1)測質量：用天平測出兩小球的質量. (2)安裝：如圖6所示，把兩個等大的小球用等長的懸線懸掛起來. (3)實驗：一個小球靜止，將另一個小球拉開一定角度釋放，兩小 球相碰. (4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小 球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度. (5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗. (6)驗證：一維碰撞中的動量守恒.,圖6,創(chuàng)新方案2利用等長的懸線懸掛等大的小球,例3如圖7所示是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子的邊緣有一豎直立柱.實驗時，調節(jié)懸點，使彈性球1靜止
11、時恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高.將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上.釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點.測出有關數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球,圖7,碰撞時動量守恒.現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b、C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外： (1)還需要測量的量是________________________、________和_______________________.,彈性球1、2的質量m1、m2,立柱高h,桌面離水平地面的高度H,解析要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的動量變化，
12、根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測量彈性球1的質量m1，就能求出彈性球1的動量變化；根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高h和桌面離水平地面的高度H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化，故只要測量彈性球2的質量m2和立柱高h、桌面離水平地面的高度H就能求出彈性球2的動量變化.,(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為_______________________ __________.(忽略小球的大小),例4(2018山東省日照市二模)為了“驗證動量守恒定律”.圖8甲所示的氣墊導軌上放著兩個滑塊，滑塊A的質量為500 g，滑塊B的質量為200 g
13、.每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器的頻率均為50 Hz.調節(jié)設備使氣墊導軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩個滑塊以不同的速度相向運動，碰撞后粘在一起繼續(xù)運動.圖乙為紙帶上選取的計數(shù)點，每兩個計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出.,圖8,創(chuàng)新方案3利用水平氣墊導軌上兩滑塊碰撞,(1)判斷氣墊導軌是否處于水平，下列措施可行的是_____(填字母代號). A.將某個滑塊輕放在氣墊導軌上，看滑塊是否靜止 B.讓兩個滑塊相向運動，看是否在軌道的中點位置碰撞 C.給某個滑塊一個初速度，看滑塊是否做勻速直線運動 D.測量氣墊導軌的兩個支架是否一樣高,AC,解析判斷氣墊導軌是否
14、處于水平的措施是：將某個滑塊輕放在氣墊導軌上，看滑塊是否靜止；或者給某個滑塊一個初速度，看滑塊是否做勻速直線運動，故選項A、C正確，選項B、D錯誤.,(2)根據(jù)圖乙提供的紙帶，計算碰撞前兩滑塊的總動量大小p1_____ kgm/s；碰撞后兩滑塊的總動量大小為p2________ kgm/s.多次實驗，若碰撞前后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內相等，則動量守恒定律得到驗證.(結果保留兩位有效數(shù)字),0.28,0.28,解析根據(jù)紙帶可求解A、B兩滑塊碰前的速度分別為：,碰前總動量：p1mAvAmBvB0.50.80 kgm/s0.20.60 kgm/s0.28 kgm/s 碰后總動量：p2(mAmB)v共0.70.40 kgm/s0.28 kgm/s 因p1p2，故動量守恒定律得到驗證.,
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