2012届广东粤教版学海导航新课标高中总复习(第1轮)物理：第6章_第5讲实验：验证动量守恒定律

1.实验目的验证碰撞中的动量守恒定律2.实验原理(1)质量为m1和m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有m1v1=m1v1+m2v2.,(2)如图，由平抛运动知识可知、(t为平抛运动的时间).所以有(3)在误差允许范围内与相等，则可以验证动量守恒定律.,3.实验器材重垂线一条，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，圆规一个.4.实验步骤(1)先用天平测出两小球质量m1、m2.,(2)按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平.,(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.(5)先不放被碰小球，让入射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，圆心就是入射球不碰时的落地点P.,(6)把被碰小球放在斜槽前端边缘处，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.(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线段长度数值代入看是否成立.(9)整理实验器材放回原处.,5.实验注意事项(1)斜槽末端的切线必须水平，当小球放在斜槽末端水平部分的任一位置都能静止，即可认为斜槽末端处于水平；(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；(3)入射小球质量应大于被碰球的质量；(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸位置要始终保持不变.,主题(1)基本实验过程某同学用图6-5-1(甲)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MN是斜槽，NR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点是水平槽末端R在记录纸上垂直投影点.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.,图6-5-1,(1)碰撞后B球的水平射程应取为cm.(2)在以下选项中，哪些不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；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球与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点相对于水平槽面的高度.,67.4,CE,验证碰撞中动量守恒(1)A球与B球碰后都做平抛运动，高度相同，在空中运动时间都相同，水平射程与其速度成正比.水平射程是落点到O点的水平距离，而落点是将10个痕迹点用尽量小的圆圈起来，其圆心即为落点.从尺上读数就可读出64.7cm.(2)此实验使用平抛运动的实验装置，两小球抛出点相同，都从R处抛出，故不用测量两小球的直径.CE选项不选.用作圆法找出平均落点后再读数；本实验装置没有小支柱，可认为两小球做平抛运动的起点相同.,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分别是碰撞后两物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e=1，非弹性碰撞的e1.某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图6-5-2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，并记下重垂线所指的位置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有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置.,图6-5-2,第二步，把小球2放在斜槽前端边缘处的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两小球落点的平均位置.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.,在上述实验中，P点是的平均位置，M点是的平均位置，N点是的平均位置.请写出本实验的原理。写出用测量量表示的恢复系数的表达式.三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关?OP与质量无关，OM和ON与小球的质量有关.,第一步中小球1落点,碰后小球1落点,碰后小球2落点,间相同，设为t，则有OP=v10t，OM=v1t，,小球平抛运动时,ON=v2t，碰前v20=0,主题(2)实验数据的处理与分析某同学设计了一个打点计时器验证动量守恒定律的实验.在小车A的前端和小车B的后端贴有粘扣，在木板的右端固定打点计时器，小车A后连一长纸带，木板下垫有小木块，用来平衡摩擦力.,图6-5-3,反复移动小木块位置，直到小车在木板上向下运动时可以保持匀速直线运动状态.现使小车A、B分别静止在木板的右端和中间，如图6-5-3(a)所示，给小车A一个瞬时冲量，使小车A与静止的小车B相碰粘合成一体，并继续做匀速直线运动.已知打点计时器电源频率为50Hz，若得到一条打点纸带且计数点之间的间隔如图(b)所示，A点为运动起点，则应选段来计算小车A碰撞前的速度，应选段来计算两车碰撞后的速度.,BC,DE,若测得小车A的质量mA=0.4kg，小车B的质量mB=0.2kg，由以上数据可得小车A、B碰撞前的总动量为kgm/s；碰撞后的总动量为kgm/s；得到的结论是.(计算结果保留三位有效数字)验证碰撞中动量守恒,在误差允许的范围内系统动量守恒,0.420,0.417,从纸带上的点迹和数据看到，AB段表示小车A处于加速阶段，BC表示小车A处于匀速运动阶段，CD表示小车A与小车B处于碰撞缓冲阶段，DE表示小车A、B碰后一起做匀速直线运动，故选BC段计算小车A碰撞前的速度