验证动量守恒定律实验ppt课件.ppt

1 实验 验证动量守恒定律 2 证明碰撞过程中动量守恒 即m1V1 m1V1 m2V2 用两个大小相同但质量不等的小球的碰撞来验证动量守恒定律 小球A以初速度V1去碰静止的小球B 碰撞后小球A的速度为V1 小球B的速度为V2 一 实验原理 保证 水平 和 正碰 及正确测量三个落点的相对位置P M N是实验成败的关键 本实验中较巧妙地借助平抛运动的规律 将速度的测量转化为对水平位移的测量 验证表达式 m1 OP m1 OM m2O N 3 二 实验器材 斜槽 两个大小相等 质量不同的小球 重锤线 复写纸 白纸 游标卡尺 圆规等 天平刻度尺 m1 OP m1 OM m2O N 4 四 实验操作1 用天平测出两个小球的质量m1 m2 选质量大的作为入射球m1 2 按图所示安装好实验装置 使斜槽的末端 把被碰球放在斜槽前的支柱上 调节实验装置使两球处于 3 在地上铺一张白纸 白纸上铺放复写纸 当小球落在复写纸上时 便在白纸上留下了小球落地的痕迹 4 在白纸上记下重垂线所指的位置O OO 的距离即为小球直径d 切线水平 同一高度 5 5 先不放上被碰小球 让入射小球从斜槽上同一高度滚下 重复5次 用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面 圆心P就是小球落点的平均位置 6 7 过O N在纸上作直线 取OO d O 即为被碰球被碰时球心投影位置 6 把被碰小球B放在支柱上 让入射小球A从同一高度滚下 使它们发生正碰 重复3 5次 仿步骤5 求出入射小球A的平均落点M和被碰小球B的平均落点N 7 8 用刻度尺量OM OP O N的长度 把两小球的质量和相应的 速度数值 代入表达式看是否成立 9 整理实验器材 放回原处 验证的表达式 mAOP mAOM mBO N 8 主要测量的物理量 a 用天平测两球质量m1 m2b 用游标卡尺测小球的直径d c 水平射程 OP OM O N 9 斜槽末端切线要水平 每次小球下滑要从同一高度处由静止开始 要保证对心碰撞 球心等高或在同一水平线上 小球的诸多落点要用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面 该小圆的圆心即为小球的平均落点 入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是mA mB 注意 实验过程中实验桌 斜槽 记录的白纸的位置要始终保持不变 五 注意事项 10 验证的表达式 mAOP mAOM mBON 粗略证明 11 六 误差分析实验中发现碰撞后系统 m1 m2 水平方向的总动量小于碰撞前系统水平方向的总动量 误差主要来源于 1 难做到准确的正碰 则误差较大 斜槽末端若不水平 则得不到准确的平抛运动而造成误差 2 O O P M N各点定位不准确 测量和作图有偏差 12 训练 1 在做碰撞中的动量守恒的实验时 不需要测量的物理量有 A 入射小球和被碰小球的质量B 入射小球和被碰小球的直径C 斜槽轨道的末端距地面的高度D 入射球滚下到抛出时的高度差E 入射球未碰撞时飞出的水平距离F 入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离 CD 13 2 在做碰撞实验中必须 斜槽轨道必须光滑 斜槽轨道末端的切线必须水平 入射球每次都要从同一高度由静止落下 碰撞的瞬间 入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行 BCD 14 3 在本实验中 入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放 这是为了使 A 小球每次都能水平飞出槽口B 小球每次都以相同的速度飞出槽口C 小球在空中飞行的时间不变D 小球每次都能对心碰撞 B 15 4 在本实验中 安装斜槽轨道时 应让斜槽末端点的切线保持水平 这样做的目的是为了使A 入射球得到较大的速度B 入射球与被碰小球对心碰撞后的速度为水平方向C 入射球与被碰球碰撞时动能无损失D 入射球与被碰球碰后均能从同一高度飞出 B 16 5 某同学用图所示装置通过半径相同的A B两球的碰撞来验证动量守恒定律 图中PQ是斜槽 QR为水平槽 实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下 落到位于水平地面的记录纸上 留下痕迹 重复上述操作10次 得到10个落点痕迹 再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方 让A球仍从位置G由静止开始滚下 和B球碰撞后 A B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹 重复这种操作10次 O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点 B球落点痕迹如图所示 其中米尺水平放置 且平行于G R O所在的平面 米尺的零点与O点对齐 17 1 碰撞后B球的水平射程应取为 cm 2 在以下选项中 哪些是本次实验必须进行的测量 填选项号 A 水平槽上未放B球时 测量A球落点位置到O点的距离B A球与B球碰撞后 测量A球落点位置到O点的距离C 测量A球或B球的直径D 测量A球与B球的质量 或两球质量之比 E 测量G点相对于水平槽面的高度 64 7 64 2cm 65 2cm ABD 18 6 入射球m1碰撞前的速度以及被碰球m2碰撞后的速度可用其运动的水平位移来表示 图中M N P是小球的落点 下列说法中正确的是A O 是被碰球在碰撞前其球心在纸上的垂直投影B O是碰撞前入射球的球心在纸上的垂直投影C 被碰球碰撞后的动量可表示为D 入射球碰撞前的动量可表示为 ABC 19 7 2011 北京理综 如图 用 碰撞实验器 可以验证动量守恒定律 即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系 1 实验中 直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以通过仅测量 填选项前的符号 间接地解决这个问题 A 小球开始释放高度hB 小球抛出点距地面的高度HC 小球做平抛运动的射程 C 2 图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影 实验时 先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放 找到其平均落地点的位置P 测量平抛射程OP 然后 把被碰小球m2静置于轨道的水平部分 再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放 与小球m2相碰 并多次重复 接下来要完成的必要步骤是 填选项前的符号 A 用天平测量两个小球的质量m1 m2B 测量小球m1开始释放高度hC 测量抛出点距地面的高度HD 分别找到m1 m2相碰后平均落地点的位置M NE 测量平抛射程OM ON ADE 3 若两球相碰前后的动量守恒 其表达式可表示为 用 2 中测量的量表示 若碰撞是弹性碰撞 那么还应满足的表达式为 用 2 中测量的量表示 4 经测定 m1 45 0g m2 7 5g 小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示 碰撞前 后m1的动量分别为p1与p1 则p1 p1 11 若碰撞结束时m2的动量为p2 则p1 p2 11 14 2 9 1 76 8 8 某同学用如右图所示装置来验证动量守恒定律 让质量为m1的小球从斜糟某处由静止开始滚下 与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生碰撞 1 实验中必须要求的条件是 A 斜槽必须是光滑的B 斜槽末端的切线必须水平C m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度D m1每次必须从同一高度处滚下 2 实验中必须测量的物理量是 A 小球的质量m1和m2B 小球起始高度hC 小球半径R1和R2D 小球起飞的时间tE 桌面离地面的高度HF 小球飞出的水平距离s BCD AF 24 在小车A的后面连着纸带 电磁打点计时器的频率为50Hz 长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力 1 若已得到打点纸带如图51 12所示 并测得各计数点间的距离 在图上标出A为运动起始点 则应选 段来计算A碰前的速度 应选 段来计算A和B碰后的共同速度 BC DE 9 25 0 420 0 417 26 10 2010 泰州模拟 某同学利用打点计时器和气垫导轨做 验证动量守恒定律 的实验 气垫导轨装置如图13 1 4 a 所示 所用的气垫导轨装置由导轨 滑块 弹射架等组成 在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔 向导轨空腔内不断通入压缩空气 空气会从小孔中喷出 使滑块稳定地漂浮在导轨上 这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差 27 1 下面是实验的主要步骤 安装好气垫导轨 调节气垫导轨的调节旋钮 使导轨水平 向气垫导轨空腔内通入压缩空气 把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧 将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端 调节打点计时器的高度 直至滑块拖着纸带移动时 纸带始终在水平方向 使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳 把滑块2放在气垫导轨的中间 先 然后 让滑块带动纸带一起运动 接通打点计时器的电源 放开滑块1 28 取下纸带 重复步骤 选出理想的纸带如图 b 所示 测得滑块1的质量310g 滑块2 包括橡皮泥 的质量为205g 2 已知打点计时器每隔0 02s打一个点 计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为 kg m s 两滑块相互作用以后系统的总动量为 kg m s 保留三位有效数字 3 试说明 2 中两结果不完全相等的主要原因是 0 620 0 618 纸带与打点计时器限位孔间有摩擦 29 30 11 弹性球1用细线悬挂于O点 O点正下方桌子的边沿有一竖直立柱 实验时 调节悬点 使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高 将球1拉到A点 并使之静止 同时把球2放在立柱上 释放球1 当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞 碰后球1向左最远可摆到B点 球2落到水平地面上的C点 测出有关数据即可验证1 2两球碰撞时动量守恒 现已测出A点离水平桌面的距离为a B点离水平桌面的距离为b C点与桌子边沿间的水平距离为c 此外 1 还需要测量的量是 和 2 根据测量的数据 该实验中动量守恒的表达式为 忽略小球的大小 1 弹性球1 2的质量m1 m2立柱高h桌面高H 31 32 12 如图所示 在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做 探究碰撞中的守恒量 的实验 实验步骤如下 把两滑块A和B紧贴在一起 在A上放质量为m的砝码 置于导轨上 用电动卡销卡住A和B 在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧 使弹簧处于水平方向上的压缩状态 33 按下电钮使电动卡销放开 同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器 当A和B与固定挡板C和D碰撞的同时 电子计时器自动停表 记下A至C的运动时间t1 B至D的运动时间t2 重复几次 取t1和t2的平均值 1 在调整气垫导轨时应注意 2 应测量的数据还有 3 只要关系式成立 即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和 使气垫导轨水平 滑块A的左端到挡板C的距离s1 和滑块B的右端到挡板D的距离s2 34 13 如图1所示 质量为M的楔形物体静止在光滑的水平地面上 其斜面光滑且足够长 与水平方向的夹角为 一个质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上以初速度v0开始运动 当小物块沿斜面向上运动到最高点时 速度大小为v 距地面高度为h 则下列关系式中正确的是 BD 35 14 质量m1 0 3kg的小车静止在光滑的水平面上 车长L 1 5m 现有质量m2 0 2kg可视为质点的物块 以水平向右的速度v0 2m s从左端滑上小车 最后在车面上某处与小车保持相对静止 物块与车面间的动摩擦因数 0 5 取g 10m s2 求 1 物块在车面上滑行的时间t 2 要使物块不从小车右端滑出 物块滑上小车左端的速度v0 不超过多少 36 15 如图5所示 光滑的水平地面上有一质量为M 3kg的木板 其左端放有一可看成质点 质量m 1kg的重物 右方有一竖直的墙 重物与木板间的动摩擦因数为 0 5 使木板与重物以共同的速度v0 6m s向右运动 某时刻木板与墙发生碰撞 经 t 0 1s木板以v1 4m s的速度返回 重力加速度为g 10m s2 求 1 墙壁对木板的平均作用力的大小 2 板与墙作用时间很短 忽略碰撞过程中重物的速度变化 若重物不从木板上掉下来 则木板的最小长度为多少 37 16 如图1所示 半径和动能都相等的两个小球相向而行 甲球质量m甲大于乙球质量m乙 水平面是光滑的 两球做对心碰撞以后的运动情况可能是下列哪些情况 A 甲球速度为零 乙球速度不为零B 两球速度都不为零C 乙球速度为零 甲球速度不为零D 两球都以各自原来的速率反向运动 AB 38 17 质量为M的物块以速度v运动 与质量为m的静止物块发生正碰 碰撞后二者的动量正好相等 二者质量之比可能为 A 6B 3C 4D 5 B 39 18 静止在光滑水平面上的物体 受到水平拉力F的作用 拉力F随时间t变化的图象如图2所示 则下列说法中正确的是 A 0 4s内物体的位移为零B 0 4s内拉力对物体做功为零C 4s末物体的动量为零D 0 4s内拉力对物体冲量为零 CD 40 19 多选 下面关于物体动量和冲量的说法正确的是 A 物体所受合外力冲量越大 它的动量也越大B 物体所受合外力冲量不为零 它的动量一定要改变C 物体动量增量的方向 就是它所受冲量的方向D 物体所受合外力越大 它的动量变化就越快 BCD 41 20 如图5所示 在光滑水平面上静止放着两个相互接触的木块A B 质量分别为m1和m2 今有一子弹水平穿过两木块 设子弹穿过木块A B的时间分别为t1和t2 木块对子弹的阻力恒为Ff 则子弹穿过两木块后 木块A的速度大小是 B 42 21 排球运动是一项同学们喜欢的体育运动 为了了解排球的某些性能 某同学让排球从距地面高h1 1 8m处自由落下 测出该排球从开始下落到第一次反弹到最高点所用时间为t 1 4s 第一次反弹的高度为h2 1 25m 已知排球的质量为m 0 5kg g取10m s2 不计空气阻力 求 1 排球与地面的作用时间 2 排球对地面的平均作用力的大小 43 22 多选 如图1所示 A B两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上 木块C以一定的初速度v0从A的左端开始向右滑行 最后停在B木块的右端 对此过程 下列叙述正确的是 A 当C在A上滑行时 A C组成的系统动量守恒B 当C在B上滑行时 B C组成的系统动量守恒C 无论C是在A上滑行还是在B上滑行 A B C三物块组成的系