2011届高考一轮复习33 实验 验证动量守恒定律

第33讲 实验：验证动量守恒定律教学目标理解实验原理及操作注意事项，理解用测量水平位移代替测量水平速度的原理.重点：掌握实验原理及注意事项难点：掌握用测量水平位移代替测量水平速度的原理知识梳理实验：验证动量守恒定律1. 实验目的：验证动量守恒定律2. 实验原理（1）质量分别为的两小球发生正碰，若碰前运动，静止，根据动量守恒定律应有：（2）若能测出及代入上式，就可验证碰撞中动量是否守恒（3） 用天平测出，用小球碰撞前后运动的水平距离代替(让各小球在同一高度做平抛运动其水平速度等于水平位移和运动时间的比，而各小球运动时间相同，则它们的水平位移之比等于它们的水平速度之比)则动量守恒时有：3. 实验器材重锤线一条，大小相等、质量不同的小球两个，斜槽，白纸，复写纸，刻度尺，天平一台(附砝码)，圆规一个4. 实验步骤（1）先用天平测出小球质量（2）按要求安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，确保碰后的速度方向水平（3）在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸（4）在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球碰前的球心位置（5）先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰时的落地点平均位置P（6）把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，仿步骤(5)求出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）过O、N在纸上作一直线，取OO2r，O就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置（8）用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入看是否成立（9）整理实验器材放回原处5. 注意事项（1）斜槽末端必须水平（2）调节小支柱高度使入射小球和被碰小球球心处于同一高度；调节小支柱与槽口间距离使其等于小球直径（3）入射小球每次都必须从斜槽上同一高度滚下（4）白纸铺好后不能移动（5）入射小球的质量应大于被碰小球的质量，且题型讲解1. 实验原理应用以下两图中的装置都可以验证动量守恒定律，试比较两个装置的异同点【解析】如图甲乙都可以验证动量守恒定律，但乙图去掉支柱，所以有异同点如下：共同点：入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下以保证小球在碰撞前速度相等；被碰小球的质量必须小于入射小球的质量，以保证它们碰撞后都向前做平抛运动；用直尺测水平位移；天平测质量；在实验过程中，实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变，式中相同的量要取相同的单位区别点：图甲中入射小球飞出的水平距离应从斜槽的末端点在纸上的垂直投影点O算起(如图甲所示)而被碰小球飞出的水平距离应从它的球心在纸上垂直投影O算起，所以要测小球的直径，验证的公式是2. 实验知识运用某同学用实验图1所示装置通过半径相同的A、B两球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，实验图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点B球落点痕迹如实验图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(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？答：_(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G点相对水平槽面的高度图1图2【解析】(1)将10个点圈在内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后B球的水平射程为64.7 cm，因最后一位数字为估计值，所以允许误差0.1 cm，因此64.6cm和64.8cm也是正确的(2)由动量守恒定律 如果，则同方向，均为正将式t，则得从同一高度做平抛运动飞行时间t相同，所以需要测出的量有：为未碰A球的水平射程，为碰后A球的水平射程，为B球碰后的水平射程，的大小或的值选项A，B，D是必要的点评：此题考查验证动量守恒定律实验中的测量方法和实验原理重点是用最小圆法确定平均落点，实验要认真细心，不能马虎，否则(1)问很可能错为65cm通常实验中是分别测出A、B的质量，此题出了点新意，变为两球质量之比；由动量守恒式来看，显然是可以的碰撞的恢复系数的定义为 ，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后物体的速度弹性碰撞的恢复系数e=1，非弹性碰撞的e1某同学借用验证动力守恒定律的实验装置（如图所示）验证弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的钢质小球1和2（它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞），且小球1的质量大于小球2的质量实验步骤如下：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重锤线所指的位置O第一步，不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上重复多次，用尽可能小的圆把小球的所落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置第二步，把小球2 放在斜槽前端边缘处C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置图6-4-7第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度上述实验中， P点是 平均位置，M点是 平均位置，N点是 平均位置请写出本实验的原理 写出用测量物理量表示的恢复系数的表达式 三个落地点距O点的距离OM、