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1、動量守恒定律及其應(yīng)用第第 六六 章章實驗七驗證動量守恒定律實驗七驗證動量守恒定律考綱要求考情分析命題趨勢驗證動量守恒定律2014全國卷，35(2)高考對本部分知識的考查主要以計算題的形式出現(xiàn)高考試題往往結(jié)合碰撞等實際過程綜合考查實驗原理和誤差分析學(xué)習(xí)中要深刻理解驗證動量守恒定律的原理和方法.知識梳理知識梳理夯實基礎(chǔ)夯實基礎(chǔ)核心考點核心考點分層突破分層突破對應(yīng)演練對應(yīng)演練遷移運用遷移運用欄目導(dǎo)航 一、實驗?zāi)康?驗證碰撞中的動量守恒 二、實驗原理 在一維碰撞中，測出相碰的兩物體的質(zhì)量m1和m2及碰撞前、后物體的速度v1、v2及v1、v2，找出碰撞前的動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量pm1v1m
2、2v2，看碰撞前、后動量是否守恒知識梳理知識梳理 夯實基礎(chǔ)夯實基礎(chǔ) 三、實驗器材 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗 氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、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 方案二：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗 光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥 方案三：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實驗 斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個、重錘線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板 四、實驗步驟 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量 (2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌，如圖所示 (3)實驗：
3、接通電源，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(改變滑塊的質(zhì)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 方案二：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量 (2)安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，如圖所示 方案三：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實驗 (1)先用天平測出小球質(zhì)量m1、m2. (2)按如圖所示安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，調(diào)節(jié)實驗裝置使兩小球碰時處于同一水平高度，且碰撞瞬間入射小球與被碰小球的球
4、心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰后的速度方向水平(3)在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫紙在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫紙(4)在白紙上記下重錘線所指的位置在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射球，它表示入射球m1碰前的位置碰前的位置 (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，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地點的平衡位置P. (6)把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾 下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿上一步驟求出入射小球落地點的平均位置M和被碰小球落地點的平均位置N. (7)過O和N在紙上作一直線
5、 (8)用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長度 六、注意事項 1前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰” 2方案提醒 (1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平 (2)若利用擺球進(jìn)行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi) (3)若利用長木板進(jìn)行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力 (4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意： 斜槽末端的切線必須水平； 入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放； 選質(zhì)量較大的小球作為入射小球； 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 3探究結(jié)論 尋找的不
6、變量必須在各種碰撞情況下都不改變 七、誤差分析 1系統(tǒng)誤差 主要來源于裝置本身是否符合要求： (1)碰撞是否為一維碰撞 (2)實驗是否滿足動量守恒的條件如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩擺球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力 2偶然誤差 主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量 考點1數(shù)據(jù)處理 例1某同學(xué)用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌來驗證動量守恒定律，實驗時用頻閃照相機閃光4次拍得照片如圖乙所示已知閃光時間間隔t0.02 s，不計閃光本身持續(xù)時間，已知在這4次閃光的時間內(nèi)滑塊A、B均在080 cm范圍內(nèi)，第一次閃光時，A恰好過x55 cm處，B恰好過x70 cm處，則由圖可知：核心考點核心考點 分層突破分層突破(1)兩
7、滑塊在兩滑塊在x_cm處相碰；處相碰；(2)兩滑塊在第一次閃光后兩滑塊在第一次閃光后t_s時發(fā)生碰時發(fā)生碰撞；撞；60 0.01 考點2實驗原理 例2(2017河南鄭州質(zhì)檢)如圖，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(guān)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_(填選項前的符號填選項前的符號)，間接地解決這個問題，間接地解決這個問題A小球開始釋放高度小球開始釋放高度hB小球拋出點距地面的高度小球拋出點距地面的高度HC小球做平拋運動的射程小球做平拋運動的射程C
8、 (2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測出平拋射程OP，然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)接下來要完成的必要步驟是_. (填選項前的符號) A用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2(m1m2) B測量小球m1開始釋放高度h C測量拋出點距地面的高度H D分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N E測量平拋射程OM、ONADE或或DEA或或DAE (3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為_ 用(2)中測量的量表示；若碰撞是彈性碰撞，
9、那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為_用(2)中測量的量表示m1OMm2ONm1OP m1OM2m2ON2m1OP2 考點3實驗改進(jìn)與創(chuàng)新 例3(2018山東濟南質(zhì)檢)為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個小球的碰撞是否為彈性碰撞，某同學(xué)選取了兩個體積相同、質(zhì)量相差比較大的小球，按下述步驟做了如下實驗：用天平測出兩小球的質(zhì)量用天平測出兩小球的質(zhì)量(分別為分別為m1和和m2，且，且m1m2)；按圖所示安裝好實驗器材，將斜槽按圖所示安裝好實驗器材，將斜槽AB固定在固定在桌邊，使槽的末端切線水平，將一斜面桌邊，使槽的末端切線水平，將一斜面BC連接在斜連接在斜槽末端；槽末端；先不放小球先不放小球m2，讓小球，讓小球m1
10、從斜槽頂端從斜槽頂端A處由靜處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點位置；止開始滾下，記下小球在斜面上的落點位置； 將小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2在斜面上的落點位置； 用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離圖中D、E、F點是該同學(xué)記下小球在斜面上的落點位置，各點到B點的距離分別為LD、LE、LF. 根據(jù)該同學(xué)的實驗，回答下列問題： (1)在不放小球m2時，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點在圖中的_點，把小球m2放在斜槽末端邊緣處，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，碰后小球m1的落點在圖中的_點E D AC
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