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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第34講驗證動量守恒定律一、實驗?zāi)康尿炞C碰撞中的動量守恒。二、實驗器材斜槽、鉛垂線、兩個大小相同而質(zhì)量不等的小球、天平、白紙、復寫紙、刻度尺、圓規(guī)。考點一實驗原理與操作1實驗原理(1)如圖所示，讓質(zhì)量較大的小球與靜止且質(zhì)量較小的小球正碰，根據(jù)動量守恒定律應(yīng)有m1v1m1v1m2v2。(2)小球從斜槽上滾下后做平拋運動，其水平速度等于水平位移和運動時間的比，而從同一高度開始做平拋運動的小球運動時間相同，則它們的水平位移之比等于水平速度之比，則動量守恒時有m1m1m2，在實驗中測出m1、m2及、和并代入上式，即可驗證碰撞前、后兩小球組成的系統(tǒng)的動量是否守恒。2實驗步驟(1

2、)將斜槽固定在桌邊使其末端的切線水平。(2)在地板上合適的位置鋪上白紙并在相應(yīng)的位置鋪上復寫紙，用小鉛錘把斜槽末端即入射球的重心投影到白紙上，標為O點。(3)不放被碰小球時，讓入射小球從斜槽同一高度由靜止開始滾下10次，用圓規(guī)找出小球通過復寫紙印在白紙上的落點的平均位置，標為P點。(4)把被碰小球放在槽口末端，然后讓入射小球從原高度滾下與被碰小球碰10次，用圓規(guī)分別找出入射小球和被碰小球落點的平均位置，標為M、N。(5)用天平測出兩個小球的質(zhì)量m1、m2，用刻度尺測出、。(6)將數(shù)據(jù)代入m1m1m2，驗證碰撞過程中的動量是否守恒。如圖所示為“驗證碰撞中的動量守恒”實驗裝置示意圖。(1)入射小球

3、1與被碰小球2直徑相同，均為d，它們的質(zhì)量相比較，應(yīng)是m1_m2。(2)為了保證小球做平拋運動，必須調(diào)整斜槽使_。(3)以下提供的器材中，本實驗必須用到的有_(填選項前的字母)。A刻度尺 B游標卡尺C天平 D秒表(4)繼續(xù)實驗步驟為：A在地面上依次鋪白紙和復寫紙。B確定重錘對應(yīng)點O。C不放球2，讓球1從斜槽滑下，確定落點位置P。D把球2放在立柱上，讓球1從斜槽滑下，與球2正碰后，確定球1和球2落點位置M和N。E用刻度尺量出、。F比較m1m2與m1，驗證動量守恒。上述步驟有幾步不完善或有錯誤，請指出并寫出相應(yīng)的正確步驟。_。解析(1)為了避免m1被反彈回來，應(yīng)使m1m2。(2)碰撞前后應(yīng)使小球速

4、度沿水平方向，故應(yīng)使斜槽末端切線水平。(3)測水平距離來表示速度大小，應(yīng)該有刻度尺；求動量應(yīng)該知道質(zhì)量大小，應(yīng)有天平。(4)應(yīng)使球1從同一位置由靜止釋放。水平距離應(yīng)該從球心位置開始算。答案(1)(2)斜槽末端切線水平(3)AC(4)D不完善，小球1應(yīng)從斜槽的同一高度由靜止釋放；F錯誤，應(yīng)驗證：m1m1m2(d)方法感悟(1)入射小球A和被碰小球B的大小應(yīng)完全相同，且m1m2。(2)入射小球每次都必須從斜槽上的同一位置由靜止?jié)L下。(3)斜槽末端切線方向必須水平，被碰小球放在斜槽末端邊緣處。(4)兩球碰撞時，球心應(yīng)等高(或在同一水平線上)。某同學用如圖所示的裝置做驗證動量守恒定律的實驗，先將a球從

5、斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道水平段的最右端上，讓a球仍從固定點由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次。(1)本實驗必須測量的物理量有_。A斜槽軌道末端距水平地面的高度HB小球a、b的質(zhì)量ma、mbC小球a、b的半徑rD小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間tE記錄紙上O點到A、B、C各點的距離 、Fa球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h(2)放上被碰小球b，兩球(mamb)相碰后，小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的_點和_點。(3)某同學在做實驗時，測量了過程

6、中的各個物理量，利用上述數(shù)據(jù)驗證碰撞中的動量守恒，那么判斷的依據(jù)是看_和_在誤差允許范圍內(nèi)是否相等。答案(1)BE(2)AC(3)mamamb解析(1)計算動量應(yīng)該知道質(zhì)量大小和速度大小(用水平距離表示)。(2)碰撞后，b球的速度大，水平距離大，落地點為C點；a球的速度小，水平距離小，落地點為A點。(3)若動量守恒，則mamamb?？键c二數(shù)據(jù)處理與誤差分析1數(shù)據(jù)處理本實驗運用轉(zhuǎn)換法，即將測量小球做平拋運動的初速度轉(zhuǎn)換成測平拋運動的水平位移；由于本實驗僅限于研究系統(tǒng)在碰撞前后動量的關(guān)系，所以各物理量的單位不必統(tǒng)一使用國際單位制單位。2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，即：碰撞

7、是否為一維碰撞。斜槽末端切線是否水平，從而保證做平拋運動。(2)偶然誤差主要來源于質(zhì)量m和水平位移x的測量。如圖所示，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_(填選項前的符號)，間接地解決這個問題。A小球開始釋放高度hB小球拋出點距地面的高度HC小球做平拋運動的射程(2)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，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程。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

8、釋放，與小球m2相碰，并多次重復。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、m2B測量小球m1開始釋放高度hC測量拋出點距地面的高度HD分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE測量平拋射程、(3)經(jīng)測定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點的平均位置距O點的距離如圖所示。碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1，則p1p1_11；若碰撞后m2的動量為p2，則p1p211_。實驗結(jié)果表明，碰撞前、后總動量的比值為_。(4)有同學認為，在上述實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì)(質(zhì)量不變)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的射程增大。請你用(3)中已知的

9、數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球m2平拋運動射程的最大值為_cm。解析(1)小球碰前和碰后的速度都用平拋運動來測定，即v，而由Hgt2知，每次豎直高度相等，所以平拋時間相等，則有m1m1m2，可得m1m1m2。故只需測量射程，因而選C。(2)由表達式知：在已知時，需測量m1、m2、和，故必要步驟有A、D、E。(3)p1m1，p1m1，聯(lián)立可得p1p144.8035.201411p2m2則p1p2112.9故1.01(4)其他條件不變，使最大，則m1、m2發(fā)生彈性碰撞，則其動量和機械能均守恒，有m1v0m1v1m2v2，mvm1vm2v可得v2而v2，v0故44.80 cm76.80 cm。答案(1)

10、C(2)ADE(3)142.91.01(4)76.80方法感悟在實驗過程中一定要使實驗盡可能符合動量守恒的條件，即系統(tǒng)受到的合外力為零或某一方向系統(tǒng)受到的合外力等于零。我們常采用氣墊導軌來減小摩擦阻力，達到理想的實驗效果。若用小球的碰撞實驗驗證動量守恒，則要保證小球的碰撞是對心碰撞，并且讓主碰球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量。“驗證碰撞中的動量守恒”實驗的裝置示意圖如圖所示，斜槽與水平槽平滑連接。實驗時先不放B球，使A球從斜槽上某一固定點C由靜止?jié)L下，落到位于水平地面上的記錄紙上并留下痕跡，再把B球靜置于水平槽末端邊緣處，讓A球仍從C處由靜止?jié)L下，A球和B球碰撞后分別落在記錄紙上并留下各自的痕跡，記錄

11、紙上的O點是鉛垂線所指的位置。若測得各落點痕跡到O點的距離分別為OM2.68 cm，8.62 cm，11.50 cm，已知A、B兩球的質(zhì)量之比為21，則未放B球時A球的落地點是記錄紙上的_點，系統(tǒng)碰撞前總動量p與碰撞后總動量p的百分誤差_%(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。答案P2解析放上被碰小球B后，碰后A球的速度一定比未放B球時小，落點離O點最近，而小球B的質(zhì)量較小，碰后速度應(yīng)大些，故未放被碰小球B時，A球的落點應(yīng)為P點，2%?？键c三實驗改進與創(chuàng)新用斜槽驗證動量守恒定律是本實驗主要的考查方式，除此之外驗證動量守恒定律的方法還有很多，可以用氣墊導軌，還可以用等長懸線懸掛等大的小球完成。一般考查實驗步

12、驟、動量守恒定律的表達式及實驗的注意事項。方案一、利用氣墊導軌和光電門完成實驗1實驗器材氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。如圖所示。2實驗步驟(1)用天平測出滑塊質(zhì)量。(2)正確安裝好氣墊導軌和各種實驗器材。(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)。3數(shù)據(jù)處理(1)滑塊速度的測量：v，式中x為滑塊擋光片的寬度(儀器說明書上給出，也可直接測量)，t為數(shù)字計時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門的時間。(2)驗證的表達式：m1v1m2v2m1v1m2v2。方案二、

13、利用兩輛小車在光滑木板上完成實驗1實驗器材光滑長木板、打點計時器、學生電源、紙帶、刻度尺、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥。如圖所示。2.實驗步驟(1)用天平測出兩小車的質(zhì)量。(2)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。(3)接通電源，讓小車A運動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一個整體運動。(4)測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間，由v 算出速度。(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗。3數(shù)據(jù)處理(1)小車速度的測量：v，式中x是紙帶上兩計數(shù)點間的距離，可用刻度尺測量，t為小車經(jīng)過x的時間

14、，可由打點間隔算出。(2)驗證的表達式：m1v(m1m2)v。方案三、利用等長擺球的一維碰撞完成實驗1實驗器材帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、刻度尺、坐標紙、膠布等。2實驗步驟(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。(2)把兩個等大的小球用等長懸線懸掛起來(靜止時兩小球剛好接觸)。(3)一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰。如圖所示。(4)可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度；測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度。(5)改變碰撞條件，重復實驗。3數(shù)據(jù)處理(1)擺球速度的測量：v，式中h為小球釋放時(或碰撞后擺起)的高度，h可用刻度尺測量(也可由量角器和擺長計算出)。(2)驗證的表達式：m1v1m1v1m2v2。氣墊導軌工作時，可忽略滑塊與導軌表面間的阻力影響，現(xiàn)借助其驗證動量守恒定律，在水平氣墊導軌上放置質(zhì)量均為m的A