高考物理一轮总复习 实验7 验证动量守恒定律课件.ppt

实验七验证动量守恒定律 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p m1v1 m2v2及碰撞后的动量p m1v1 m2v2 看碰撞前后动量是否守恒 2 实验器材斜槽 大小相等 质量不同的小钢球两个 重垂线 白纸 复写纸 天平 刻度尺 圆规 实验要求 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 1 数据处理验证表达式m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 2 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 进行实验 入射球质量要大于被碰球质量 即m1 m2 防止碰后m1被反弹 方法规律 3 误差分析 1 系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求 即 碰撞是否为一维碰撞 实验是否满足动量守恒的条件 如气垫导轨是否水平 两球是否等大 长木板实验是否平衡掉摩擦力等 2 偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量 3 减小误差的措施 设计方案时应保证碰撞为一维碰撞 且尽量满足动量守恒的条件 采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差 4 其他方案利用气垫导轨和光电计时器完成一维碰撞实验 1 测质量 用天平测出滑块质量 2 安装 正确安装好气垫导轨 3 实验 接通电源 利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度 改变滑块的质量 改变滑块的初速度大小和方向 4 验证 一维碰撞中的动量守恒 1 实验原理 1 小球从同一点平抛 落地时间均相同 2 可用小球做平抛运动的水平射程作为小球平抛运动的初速度进行实验验证 考点1教材实验方案考查 2 实验操作步骤 1 要用天平测量入射球m1和被碰球m2的质量 2 没必要测量小球m1的释放高度h及抛出点到地面的高度 3 保证每次都从同一位置由静止释放入射球m1 4 会用画最小圆的方法求小球落点的平均位置 5 要分清p m n分别对应哪个小球何种情况下的落点 例1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 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 测出平抛射程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开始释放的高度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 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 5 有同学认为 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 思路剖析 1 在本试验中 需要测定哪些物理量 2 实验操作时需要注意哪些事项 答案 1 c 2 ade或 dea或dae 3 m1 om m2 on m1 opm1 om2 m2 on2 m1 op2 4 142 91 1 01 5 76 8 练1某同学用如图甲所示的装置通过半径相同的a b两球 ma mb 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 图中o点是水平槽 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 关于入射小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 答案 1 66 0 2 abd 3 c 解析 1 碰撞后b球的水平射程落点如题图甲所示 取所有落点中靠近中间的点读数 即可取一个最小的圆的圆心 约为66 0cm 2 水平槽上未放b球时 测量a球落点位置到o点的距离 即测量出碰撞前a球的速度 故a正确 a球与b球碰撞后 测量a球落点位置到o点的距离 即测量出碰撞后a球的速度 故b正确 不需要测量a球或b球的直径 故c错误 测量a球和b球的质量 或两球质量之比 用来表示出球的质量 故d正确 不需要测量g点相对于水平槽面的高度 故e错误 故选abd 3 释放点越低 入射小球速度小 两球碰后水平位移越小 水平位移测量的相对读数的相对误差大 故a b两项均错误 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 故c项正确 释放点越高 入射小球对被碰小球的作用力越大 支柱对被碰小球的阻力不变 阻力的影响相对越小 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 故d项错误 考点2其他实验方案考查 热点题组验证动量守恒定律1 2017届湖北黄冈检测 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 气垫导轨装置如图甲所示 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 模拟精选 组合专练 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和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 已知碰后两滑块一起运动 先 然后 让滑块带动纸带一起运动 取下纸带 重复步骤 选出较理想的纸带如图乙所示 测得滑块1 包括撞针 的质量为310g 滑块2 包括橡皮泥 的质量为205g 1 试着完善实验步骤 的内容 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前质量与速度的乘积之和为 kg m s 两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为 kg m s 保留3位有效数字 3 试说明 2 问中两结果不完全相等的主要原因是 答案 1 先接通打点计时器的电源放开滑块1 2 0 6200 618 3 纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用 1 若已测得打点纸带如图乙所示 并测得各计数点的间距 已标在图上 a为运动的起点 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 以上两空填 ab bc cd 或 de 2 已测得小车a的质量m1 0 4kg 小车b的质量m2 0 2kg 则碰前两小车的总动量为 kg m s 碰后两小车的总动量为 kg m s 结果保留