高考物理总复习（重难点突破+题型探究）第六章第3课 实验 验证动量守恒定律课件.ppt

第3课实验 验证动量守恒定律 第二单元实验与探究 一 实验目的研究在碰撞的过程中 相互作用的物体系统动量守恒 二 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 找出碰撞前的动量p m1v1 m2v2及碰撞后的动量p m1v1 m2v2 看碰撞前后动量是否守恒 三 实验器材斜槽 小球 两个 天平 复写纸 白纸等 四 实验步骤利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 如图所示 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 按照上图所示安装实验装置 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 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 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 如下图所示 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 看在误差允许的范围内是否成立 7 整理好实验器材并放回原处 8 实验结论 在实验误差允许范围内 碰撞系统的动量守恒 五 注意事项1 前提条件 碰撞的两物体应保证 水平 和 正碰 2 利用斜槽进行实验 入射球质量要大于被碰球质量 即 m1 m2 防止碰后m1被反弹 例1 某同学用下图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 对实验原理的考查 重复这种操作10次 图甲中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 1 碰撞后b球的水平射程应取为 cm 2 在下列选项中 哪些是本次实验必须进行测量的 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 下列对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验造成的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 如题图乙所示 用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面 由此可见圆心c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 三个落点的位置到o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 也有利于减少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 65 5 65 9均可 2 abd 3 c 方法点窍只有理解本实验的重要环节 并对本实验的原理非常明确才能清楚解题 实验数据的处理 例2 2013 广州模拟 如图所示为 验证碰撞中动量守恒 实验的装置示意图 1 实验中小球a质量为ma 小球b质量为mb 它们的关系应该是 ma mb 2 实验前需要进行如下调节 a 固定斜槽时 应使斜槽末端 b 调整小支柱到槽口的距离和高度时要达到以下要求 当入射小球放在斜槽末端 被碰小球放在支柱上时 调整支柱 使两球 并且使两球的球心 3 实验中应使a球每次均在斜槽上 从静止释放 4 已用游标卡尺测得小球直径为2 14cm 实验中小球的落点情况如图所示 入射球a与被碰球b的质量比为ma mb 3 2 则实验中碰撞结束时两球动量大小之比pa pb 解析 1 为使两球碰撞后都向右运动 ma mb 2 a 应使斜槽末端切线水平 b 调整支柱 使两球接触 并使两球球心在同一水平线上 3 应使a球每次均在斜槽上同一高度上从静止释放 4 碰撞结束时两球的动量分别为解得pa pb 1 2 答案 1 2 a 切线水平b 接触在同一水平线上 3 同一高度 4 1 2 实验创新题探究 例3 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 使滑块稳定地悬浮在导轨上 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 1 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 向气垫导轨空腔内通入压缩空气 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与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 先 然后 让滑块带动纸带一起运动 取下纸带 重复步骤 选出理想的纸带如图乙所示 测得滑块1的质量为310g 滑块2 包括橡皮泥 的质量为205g 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以前系统的总动量为 kg m s 两滑块相互作用以后系统的总动量为 kg m s 保留三位有效数字 3 试说明 2 中两结果不完全相等的主要原因是 解析 1 实验时应先接通打点计时器的电源 再放开滑块1 2 作用前系统的总动量为滑块1的动量p0 m1v0 v0 m s 2m s p0 0 310 2kg m s 0 620kg m s 作用后系统的总动量为滑块1和滑块2的动量和 且此时两滑块具有相同的速度v