高考物理大一轮复习 第5讲 实验 验证动量守恒定律课件（选修35）.ppt

选修3 5 选考部分 第5讲实验 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m1v1 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 则小球的水平速度乘以飞行时间 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 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 看是否成立 8 整理好实验器材放回原处 五 注意事项1 本实验中两个小球质量不同 一定是质量大的作为入射球 质量小的作为被碰球 如果用质量小的球去碰质量大的球 则质量小的球可能会被反弹 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 检验是否水平的方法 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 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 难以做到准确的正碰 斜槽末端可能不水平 2 o p m n各点定位不准确 测量和作图有偏差 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 r1 r2c m1 m2 r1 r2d m1 m2 r1 r2 2 为完成此实验 以下所提供的测量工具必需的是 填下列对应的字母 a 直尺b 游标卡尺c 天平d 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 答案 1 c 2 ac 3 m1 op m1 om m2 on 在实验过程中一定要使实验尽可能符合动量守恒的条件 即系统受到的合外力为零或某一方向系统受到的合外力等于零 我们常采用气垫导轨来减小摩擦阻力 达到较好的实验效果 若用小球的碰撞实验验证动量守恒定律 则要保证小球的碰撞是对心碰撞 并且让主碰球的质量大于被碰球的质量 这样做可提高实验的可操作性 对实验原理的理解及操作注意事项 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 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静止置于轨道的水平部分 再将入射球m1从斜轨上s位置由静止释放 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 测量抛出点距地面高度hd 分别找到m1 m2相碰后落地点的位置m ne 测量平抛射程om on 3 若两球相碰前 后的动量守恒 则其表达式可写为 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 5 有同学认为 在上述实验中仅更换两个小球的材质 其他条件不变 可以使被碰小球做平抛运动的射程增大 请你用 4 中已知的数据 分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程on的最大值为 cm 2 实验中应测量的量是 a 两小球的质量m1 m2b 两小球的半径r1 r2c 桌面离地面的高度hd 小球的起始高度he 从两小球相碰到两小球落地的时间tf 碰撞后两小球先后飞出的水平距离g 小球m1单独滚下做平抛运动的水平距离 答案 1 b 2 abfg 3 1 47在误差允许的范围内动量守恒 4 不是 因为下落的时间不一定是1s 解析 1 两球碰后要求均水平抛出 即m1不能反弹 而要使m1碰后不反向弹回 则要求m1 m2 故b正确 2