新（江苏专版）高考物理大一轮总复习 配套实验专题 实验十二 验证动量守恒定律（含解析）.doc

实验十二验证动量守恒定律考纲解读 1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小.2.验证在系统不受外力的作用下，系统内物体相互作用时总动量守恒基本实验要求 1实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v，算出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒2实验器材斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等3实验步骤(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球(2)按照实验原理图甲安装实验装置调整、固定斜槽使斜槽底端水平(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好记下重垂线所指的位置o.(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面圆心p就是小球落点的平均位置(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置m和被撞小球落点的平均位置n.如实验原理图乙所示(6)连接on，测量线段op、om、on的长度将测量数据填入表中最后代入m1m1m2，看在误差允许的范围内是否成立(7)整理好实验器材放回原处(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒规律方法总结1数据处理验证表达式：m1v1m2v2m1v1m2v22注意事项(1)前提条件保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动(2)利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1m2，防止碰后m1被反弹备课笔记考点一实验原理与实验操作例1某同学用如图1所示装置通过半径相同的a、b两球(mamb)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次图1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2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1图2(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ba球与b球碰撞后，测量a球及b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测量水平槽面相对于o点的高度(3)实验中，关于入射球在斜槽上释放点的高低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65.7 cm，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、m2，三个落点到o点的距离x1、x2、x3，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，阻力的影响相对越小，可以较好的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变式题组1实验操作某同学用如图3所示的装置来验证动量守恒定律图中pq为斜槽，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，留下痕迹关于小球落点的下列说法中正确的是()图3a如果小球每一次都从同一点无初速释放，重复几次的落点应当是重合的b由于偶然因素存在，重复操作时小球的落点不重合是正常的，但落点应当比较密集c测定b点位置时，如果重复10次的落点分别为b1、b2、b3、b10，则ob应取ob1、ob2、ob3ob10的平均值，即obd用半径尽量小的圆把b1、b2、b3b10圈住，这个圆的圆心就是入射球落点的平均位置b答案bd解析重复操作时小球的落点不会全重合，但距离应较近确定落点位置的方法是画最小的圆圈定落点，圆心作为落点位置2实验原理和操作如图4所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图图4(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()am1m2，r1r2 bm1m2，r1r2cm1m2，r1r2 dm1m2.按照如图9所示，安装好实验装置；将斜槽ab固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面bc连接在斜槽末端先不放小球m2，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放在斜槽末端点b处，让小球m1从斜槽顶端a处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球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点b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ld、le、lf.根据该同学的实验，回答下列问题：(1)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的_点，m2的落点是图中的_点(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式_，则说明碰撞中动量是守恒的(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式_，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞答案(1)df(2)m1mm2(3)m1lem1ldm2lf解析(1)小球的落点位置跟平抛运动的初速度大小有关，碰后，小球m1的速度较小，m2的速度较大，所以m1的落点是图中的d点，m2的落点是图中的f点(2)设碰前小球m1的速度为v0，碰撞后，m1的速度为v1，m2的速度为v2，若碰撞中动量是守恒的，它们应该满足关系式m1v0m1v1m2v2；设斜面倾角为，根据平抛运动的规律有tan ，所以vt，而t ，所以v .本题中，要验证m1v0m1v1m2v2成立，只需要验证m1m1m2成立(3)要验证两个小球的碰撞是弹性碰撞，只需再验证m1vm1vm2v成立而平抛运动时的初速度v ，所以v2l，故需要再满足关系式m1lem1ldm2lf.6实验创新为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块a和b，按下述步骤进行实验：步骤1：在a、b的相撞面分别装上橡皮泥，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；步骤2：安装好实验装置如图10，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽倾斜槽和水平槽由一小段弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；图10步骤3：让滑块b静置于水平槽的某处，滑块a从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到a、b停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图11所示(1)由图分析可知，滑块a与滑块b碰撞发生的位置_图11在p5、p6之间在p6处在p6、p7之间(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是_a、b两个滑块的质量m1和m2滑块a释放时距桌面的高度频闪照相的周期照片尺寸和实际尺寸的比例照片上测得的s45、s56和s67、s78照片上测得的s34、s45、s56和s67、s78、s89滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式_(3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：_，答案(1)(2)m1(s452s56s34)(m1m2)(2s67s78s89)(3)将轨道的一端垫起少许，平衡摩擦力，使得滑块碰撞前后都做匀速运动(其他合理答案也可)解析(1)由图可知s123.00 cm，s232.80 cm，s342.60 cm，s452.40 cm，s562.20 cm，s671.60 cm，s781.40 cm，s891.20 cm.根据匀变速直线运动的特点可知a、b相撞的位置在p6处(2)为了探究a、b相撞前后动量是否守恒，就要得到碰撞前后的动量，所以要测量a、b两个滑块的质量m1、m2和碰撞前后的速度设