高考物理大一轮复习 实验7 验证动量守恒定律课件 粤教版.ppt

实验七验证动量守恒定律 方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 如图1所示 图1 1 测质量 用 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 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 天平 速度 方案二 利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 如图2所示 1 测质量 用天平测出两小球的质量m1 m2 2 安装 把两个等大小球用等长悬线悬挂起来 3 实验 一个小球 拉起另一个小球 放下时它们 图2 静止 相碰 4 测速度 可以测量小球被拉起的角度 从而算出碰撞前对应小球的速度 测量碰撞后小球摆起的角度 算出碰撞后对应小球的 5 改变条件 改变碰撞条件 重复实验 6 验证 一维碰撞中的动量守恒 速度 方案三 在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 如图3所示 图3 1 测质量 用天平测出两 的质量 2 安装 将打点计时器固定在光滑长木板的一端 把纸带穿过打点计时器 连在小车的后面 在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥 小车 3 实验 接通 让小车a运动 小车b静止 两车碰撞时撞针插入橡皮泥中 把两小车连接成一体运动 4 测速度 通过纸带上两计数点间的 及时间由v 算出速度 5 改变条件 改变碰撞条件 重复实验 6 验证 一维碰撞中的动量守恒 电源 距离 方案四 利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 如图4所示 图4 1 测质量 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 安装 按照图4所示安装实验装置 调整固定斜槽使斜槽底端水平 3 铺纸 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 放球找点 不放被撞小球 每次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 5 碰撞找点 把被撞小球放在斜槽末端 每次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 如图5所示 图5 6 验证 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m1 op m1 om m2 on 看在误差允许的范围内是否成立 误差分析 1 系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求 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等 2 偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量 实验注意事项 1 碰撞的两物体应保证 水平 和 正碰 2 若利用气垫导轨进行实验 调整气垫导轨时 注意利用水平仪确保导轨水平 3 若利用摆球进行实验 两小球静放时球心应在同一水平线上 且刚好接触 摆线竖直 将小球拉起后 两条摆线应在同一竖直平面内 4 若利用长木板进行实验 可在长木板下垫一个小木片以平衡摩擦力 5 若利用斜槽进行实验 入射球质量m1要大于被碰球质量m2 即m1 m2 防止碰后m1被反弹 且两球半径r1 r2 r 热点一实验原理与实验操作1 多选 如图6在利用悬线悬挂等大小球进行验证动量守恒定律的实验中 下列说法正确的是 图6 a 悬挂两球的线长度要适当 且等长b 由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度c 两小球必须都是刚性球 且质量相同d 两小球碰后可以粘合在一起共同运动 答案abd 2 某同学用如图7所示的装置做验证动量守恒定律的实验 先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下 在水平地面上的记录纸上留下压痕 重复10次 再把同样大小的b球放在斜槽轨道末水平段的最右端上 让a球仍从固定点由静止开始滚下 和b球相碰后 两球分别落在记录纸的不同位置处 重复10次 图7 2 放上被碰小球b 两球 ma mb 相碰后 小球a b的落地点依次是图中水平面上的 点和 点 3 某同学在做实验时 测量了过程中的各个物理量 利用上述数据验证碰撞中的动量守恒 那么判断的依据是看 和 在误差允许范围内是否相等 热点二数据处理及分析3 2014 新课标全国卷 35 2 现利用图8 a 所示的装置验证动量守恒定律 在图 a 中 气垫导轨上有a b两个滑块 滑块a右侧带有一弹簧片 左侧与打点计时器 图中未画出 的纸带相连 滑块b左侧也带有一弹簧片 上面固定一遮光片 光电计时器 未完全画出 可以记录遮光片通过光电门的时间 a 实验测得滑块a的质量m1 0 310kg 滑块b的质量m2 0 108kg 遮光片的宽度d 1 00cm 打点计时器所用交流电的频率f 50 0hz 将光电门固定在滑块b的右侧 启动打点计时器 给滑块a一向右的初速度 使它与b相碰 碰后光电计时器显示的时间为 tb 3 500ms 碰撞前后打出的纸带如图 b 所示 b 图8 答案见解析 热点三实验拓展与创新4 如图9是用来验证动量守恒的实验装置 弹性球1用细线悬挂于o点 o点下方桌子的边缘有一竖直立柱 实验时 调节悬点 使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高 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 图9 解析 1 要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化 根据弹性球1碰撞前后的高度a和b 由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度 故只要再测量弹性球1的质量m1 就能求出弹性球1的动量变化 根据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度h就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化 故只要测量弹性球2的质量和立柱高a 桌面离水平地面的高度h就能求出弹性球2的动量变化 1 气垫导轨是常用的一种实验仪器 它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫 使滑块悬浮在导轨上 滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦 我们可以用带竖直挡板c和d的气垫导轨和滑块a和b验证动量守恒定律 实验装置如图10所示 采用的实验步骤如下 图10 a 松开手的同时 记录滑块a b运动时间的计时器开始工作 当a b滑块分别碰到c d挡板时计时器结束计时 分别记下a b到达c d的运动时间t1和t2 b 在a b间水平放入一个轻弹簧 用手压住a b使弹簧压缩 放置在气垫导轨上 并让它静止在某个位置 c 给导轨送气 调整气垫导轨 使导轨处于水平 d 用刻度尺测出a的左端至c板的距离l1 b的右端至d板的距离l2 1 实验步骤的正确顺序是 2 实验中还需要的测量仪器是 还需要测量的物理量是 3 利用上述测量的实验数据 验证动量守恒定律的表达式是 2 用如图11甲所示装置通过半径相同的a b两球碰撞来验证动量守恒定律 实验时先使质量为ma的a球从斜槽上某一固定点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 把质量为mb的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 得到了如图乙所示的三个落地处 图11 1 请在图乙中读出op cm 2 由乙图可以判断出r是 球的落地点 q是 球的落地点 3 为了验证碰撞前后动量守恒 该同学只需验证表达式 解析 1 由图可知op约为17 5cm 2 q是a球碰前的落点 p是a球碰后的落点 r是b球的落点 3 因为各球的运动时间相等 因此碰后的速度可以用水平位移来代替 需要验证的表达式为maoq maop mbor 答案 1 17 5 2 ba 3 maoq maop mbor 3 如图12甲所示 是气垫导轨上的两个滑块的照片 中间是滑块a 质量ma 0 20kg 右边是滑块b 质量mb 0 30kg 乙图是滑块b向左运动中与滑块a碰后合为一体的照片 频闪照片的频率f