高考物理总复习 实验7 验证动量守恒定律课件.pptVIP

实验七验证动量守恒定律 一 实验目的验证动量守恒定律 二 实验原理质量为m1和m2的两个小球发生正碰 若碰前m1运动 m2静止 根据动量守恒定律应有 m1v10 m1v1 m2v2 因小球从斜槽上滚下后做平抛运动 由平抛运动知识可知 只要小球下 落的高度相同 在落地前运动的时间就相同 则小球的水平速度若用飞行时间作时间单位 在数值上就等于小球飞出的水平距离 所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离 代入公式就可验证动量守恒定律 图1 三 实验器材斜槽 大小相等质量不同的小球两个 重垂线一条 白纸 复写纸 天平一台 刻度尺 圆规 三角板 四 实验步骤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2所示 安装好实验装置 使斜槽的末端点切线水平 图2 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 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10次 用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面 圆心p就是小球落点的平均位置 6 把被碰小球放在斜槽前端边缘处 让入射小球从原来的高度滚下 使它们发生碰撞 重复实验10次 用同样的方法标出碰撞后入射小球落点的平均位置m和被碰小球落点的平均位置n 7 用刻度尺测量线段om op on的长度 把两个小球的质量和相应的长度数值代入m1op m1om m2on 看等式是否成立 8 整理好实验器材放回原处 五 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 没做到准确正碰 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 p m n各点定位不准确 测量和作图有偏差 六 注意事项1 本实验中两个小球质量不同 一定是质量大的作入射球 质量小的作被碰球 如果用质量小的球与质量大的球相碰 则质量小的球可能被反弹 这样就不能准确测定入射小球碰后的速度 2 该实验要确保斜槽末端水平 检验斜槽末端是否水平的方法是 将小球轻轻放在斜槽末端的水平部分的任一位置 若小球均能保持静止 则表明斜槽末端已水平 3 保证入射小球每次必须从同一高度由静止滚下 且尽可能地让小球的释放点高些 4 实验过程中 实验桌 斜槽及白纸的位置始终不变 5 在计算时一定要注意m1 m2和op om on的对应关系 例1某同学用如图3甲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 如图中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 如甲图中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3乙所示 其中米尺水平放置 且平行于g r o所在的平面 米尺的零点与o点对齐 图3 1 碰撞后b球的水平射程应取 cm 2 在以下选项中 本次实验必须进行测量的有 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球和b球的质量 或两球质量之比 e 测量o点相对于水平槽面的高度 3 实验中 对入射球在斜槽上释放点的位置对实验影响的说法中正确的是 a 释放点越低 小球受阻力越小 入射小球速度越小 误差越小b 释放点越低 两球碰后水平位移越小 水平位移测量的相对误差越小 两球速度的测量越准确c 释放点越高 两球相碰时 相互作用的内力越大 碰撞前后动量之差越小 误差越小d 释放点越高 入射小球对被碰小球的作用力越大 轨道对被碰小球的阻力越小 解析 1 用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面 可知圆心的位置是65 7cm 这也是小球落点的平均位置 2 本实验中要测量的数据有 两个小球的质量m1 m2 三个落点的距离s1 s2 s3 所以应选a b d 3 入射球的释放点越高 入射球碰前速度越大 相碰时内力越大 阻力的影响相对减小 可以较好地满足动量守恒的条件 也有利于减小测量水平位移时的相对误差 从而使实验的误差减小 选项c正确 答案 1 65 7 2 abd 3 c 例2如图4为实验室中验证动量守恒定律的实验装置示意图 1 若入射小球质量为m1 半径为r1 被碰小球质量为m2 半径为r2 则 a m1 m2 r1 r2b m1 m2 r1m2 r1 r2d m1 m2 r1 r2 图4 2 为完成此实验 以下所提供的测量工具中必需的是 填下列对应的字母 a 直尺b 游标卡尺c 天平d 毫米刻度尺e 秒表 3 设入射小球的质量为m1 被碰小球的质量为m2 p为碰前入射小球落点的平均位置 则关系式 用m1 m2及图中字母表示 成立 即表示碰撞中动量守恒 4 在实验装置中 若斜槽轨道是光滑的 则可以利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒 这时需要测量的物理量有 小球释放时的位置到斜槽末端的高度差h1 小球从斜槽末端做平抛运动的水平位移s 竖直高度h2 则所需验证的关系式为 例3为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞 某同学选取了两个体积相同 质量不相等的小球 按下述步骤做了如下实验 用天平测出两个小球的质量 分别为m1和m2 且m1 m2 按照图5安装好实验装置 将斜槽ab固定在桌边 使槽的末端处的切线水平 将一斜面bc连接在斜槽末端 图5 让小球m1从斜槽顶端a处由静止开始滚下 记下小球在斜面上的落点位置 将小球m2放在斜槽前端边缘处 让小球m1从斜槽顶端a处静止滚下 使它们发生碰撞 记下小球m1和m2在斜面上的落点位置 用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端b点的距离 图中d e f点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置 到b点的距离分别为l