验证动量守恒定律.ppt

验证动量守恒定律的实验,验证动量守恒定律的装置：,1、用如图所示装置验证动量守恒定律。用细线把质量为mA的金属球A悬挂于O点，质量为mB的金属球B放在离地面高度为H的桌面边缘，A、B两球半径相同，A球的悬线长为L，使悬线在A球释放前绷紧，且悬线与竖直线的夹角为。A球释放后摆动到最低点时恰在水平方向上与B球正碰，碰撞后A球继续运动把轻质指示针C推移到与竖直线的夹角为处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸。保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到B球的多次落点。(1)测量B球的水平位移时，应如何确定B球落点的平均位置_。(2)为了验证两球碰撞过程中动量守恒，除应测两小球的质量mA、mB，小球半径r，摆角、和小球B落点的水平位移s外，还应测出_和_(用题中所给字母表示)。(3)用测得的物理量表示碰撞后B球的动量pB=_(当地重力加速度g为已知)。,(1)用尽可能小的圆把所有小球的落点圈在里面，圆心就是小球落点的平均位置(指向圆和圆心就算正确)(2)桌面的高度H摆线长度L(答对字母就算全对)(3)解析：(1)教材“验证动量守恒定律”实验中求落点平均位置的方法是：用尽可能小的圆把所有小球的落点圈在里面，圆心就是小球落点的平均位置(指出圆和圆心就算正确)。(2)设A球到最低点与B球碰前速度为v0，与B球碰后速度为v1，碰后B球速度为v2，欲验证两球碰撞过程中动量守恒，须验证等式mAv0=mAv1+mBv2在误差范围内成立。为此须求出v0、v1、v2。对A球，由机械能守恒定律，碰前：mAg(L+r)(1-cos)=碰后：=mAg(L+r)(1-cos)对B球碰后做平抛运动有：s=v2lH=gt2/2综得：v0=v1=,再代入式看在误差范围内等式是否成立。若成立则碰撞中动量守恒得以验证，故除应测mA、mB、r、s外，还应测出桌面高度H和摆线长L。(3)由(2)知碰后B球速度，则碰后B球动量pB=mBv2=即pB=。,2、用如图所示装置验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上。O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前张直，且线与竖直线的夹角为。A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点。(1)图中s应是B球初始位置到_的水平距离。(2)为了验证两球碰撞过程动量守恒，应测得_、_、_、_、_、_、_等物理量。(3)用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量：pA_，pA_，pB_，pB_。,2、答案：（1）落点。（2）mA；mB；H；L；S。（3）,pB=0；,3、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的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图52所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：a用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB。b调整气垫导轨，使导轨处于水平。c在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。d用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1。e按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作。当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。（1）实验中还应测量的物理量是_。（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是_，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是_。,（1）B的右端至D板的距离L2。（2分）（2）；（2分）测量质量、时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差。（学生只要答对其中两点即可）（2分）,4、在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙两种装置：(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则()A.m1m2，r1r2B.m1m2，r1r2C.m1m2，r1=r2D.m1m2，r1=r2(2)若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是()A.直尺B.游标卡尺C.天平D.弹簧秤E.秒表,(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用甲装置实验时(P为磁前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为(用装置图中的字母表示)_。(4)在实验装置乙中，若斜槽轨道是光滑的，则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒。这时需要测量的物理量有：小球释放初位置到斜槽末端的高度差人h1，小球从斜槽末端做平抛运动的水平位移s、竖直高度h2，则所需验证的关系式为：_。,(1)根据要求选C(2)用直尺测水平位移，天平测质量，所以选AC(3)m1OP=m1OM+m2ON(4)小球释放初位置到斜槽末端有mgh1=，之后球做平抛运动有s=v0t=，解得s2=4h1h2.,5、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、D的气垫导轨以及滑块A、B来验证动量守恒定律，实验装置如下图所示，采用的实验步骤如下：a、用天平分别测出滑块A、B的质量为mA、mB；b、调整气垫导轨，使导轨处于水平；c、在滑块A、B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d、用刻度尺测出滑块A的左端距竖直挡板C的距离L1；e、按下电钮放开卡销，同时让记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作。当滑块A、B分别碰撞挡板C、D时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2；f、将测得的数据代入公式，验证系统动量是否守恒。（1）实验中还应测量的物理量是。（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是；由此公式算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因可能是。（3）写出利用上述实验数据表示弹簧被压缩时弹性势能大小的表达式。,（1）滑块B的右端到挡板D的距离为L2。（2）测量误差、弹簧质量、摩擦阻力。（3）。解析：A、B弹开后均做匀速运动，设弹开速度为v1和v2，要证，只需证即可。只有弹力做功，机械能守恒。,6、在做“验证动量守恒定律”实验中，装置如图1（1）需要的测量仪器或工具有（）A秒表B天平C刻度尺D重锤线E打点计时器F圆规（2）必须要求的条件是（）A两小球碰撞时，球心必须在同一高度上B斜槽轨道末端的切线必须水平C入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同D入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下（3）某次实验中得出的落点情况如下图2所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为_。,（4）在做“验证动量守恒定律”实验中，对产生误差的主要原因表述正确的是()A碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后两小球的速度方向不是在同一直线上B倾斜部分轨道对入射小球的摩擦力作用C没有测量高度，算出具体的平抛时间mD测量长度的误差,答案：（1）BCDF（2）ABD（3）19：5（4）AD,7、某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验，先将球a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，再把同样大小的球b放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让球a仍从原固定点由静止开始滚下，且与球b相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。（1）本实验必须测量的物理量是_。A斜槽轨道末端到水平地面的高度HB小球a、b的质量ma，mbC小球a、b的半径rD小球a、b离开斜槽轨道末端后做平抛运动的飞行时间tE记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCF球a的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h（2）小球a、b的质量ma，mb应该满足的关系是ma_mb。（填、mb（2分）（3）A，C（每空2分）（4）45.90cm（2分，答数在45.8545.95范围内的都给分。）（5）mamamb（2分）,(4641),8、如下图所示的实验装置验证动量守恒定律，(1)实验中的两个小球A的质量为m1，B的质量为m2，它们的关系是m1m2。(2)实验前需要调节：固定在桌边的斜槽应使槽的；使两个小球相碰时球心处于高度，碰撞前后速度方向。(3)做平抛运动的小球落到地面，只要相同，它们飞行的就相同。如果以小球的作时间单位，小球在水平方向上飞出的距离在数值上就等于。(4)在如图中，线段OP是，它在数值上等于；线段OM是，它在数值上等于；线段ON是，它在数值上等于。(5)实验中要验证的动量守恒式是。,(1)。(2)末端点的切线水平；同样，相同。(3)它们的下落高度，时间，下落时间，小球的水平速度。(4)碰前入射球飞行距离，碰前入射球水平速度，碰后入射球飞行距离，碰后入射球水平速度；被碰球飞行距离，被碰球水平速度。(5)m1=m1+m2,9、在学习了“实验：探究碰撞中的不变量”的实验后，得出了动量守恒定律，反过来我们可以利用该实验中的有关方案来验证动量守恒定律。下面是某实验小组选用水平气垫导轨、光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况。实验仪器如图所示。实验过程：（1）调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作。（2）在滑块1上装上挡光片并测出其长度L。（3）在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥（或双面胶纸）。（4）用天平测出滑块1和滑块2的质量m1、m2。（5）把滑块1和滑块2放在气垫导轨上，让滑块2处于静止状态（v2=0），用滑块1以初速度v1与之碰撞（这时光电计时器系统自动计算时间），撞后两者粘在一起，分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门的遮光时间t1和碰后通过光电门的遮光时间t2。（6）先根据v=L/t计算滑块1碰撞前的速度v1及碰后两者的共同速度v；再计算两滑块碰撞前后的动量，并比较两滑块碰撞前后的动量的矢量和。实验数据：m1=0.324kg，m2=0.181kg，L=1.0010-3m,解析:,10、用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图10所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：步骤1：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，认为其圆心就是小球落点的平均位置；步骤2：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，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。在上述实验操作中，下列说法正确的是_A小球1的质量一定大于球2的质量，小球1的半径可以大于小球2的半径B将小球静止放置在轨道末端看小球是否滚动来检测斜槽轨道末端是否水平C小球在斜槽上的释放点应该越高越好，可样碰前的速度大，测量误差会小D复写纸铺在白纸的上面，实验过程中复写纸可以随时拿起看印迹是否清晰并进行移动,以下提供的器材中，本实验必需的有（）A刻度尺B游标卡尺C天平D秒表设球1的质量为m1，球2的质量为m2，MP的长度为l1，ON的长度为l2，则本实验验证动量守恒定律的表达式为_，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。完成实验后，实验小组对上述装置进行了如图11所示的改变：（I）在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近槽口处，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；（II）将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上得到痕迹P；（III）把半径相同的小球B静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点由静止开始滚下，与小球B相碰后，两球撞在木板上得到痕迹M和N；（IV）用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为y1、y2、y3。请你写出用直接测量的物理量来验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式：。（小球A、B的质量分别为m1、m2）,图11,BD；（2分）AC；（2分）m1l1=m2l2；（2分）（4分）m1=m1+m2,11、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，(他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。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，（1）P点是的平均位置。M点是的平均位置。N点是的平均位置。（2）请写出本实验的原理；写出用测量量表示的的恢复系数的表达式（3）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？,（1）(3分)实验第一步中小球1落点。实验第二步中小球1落点。实验第二步中小球2落点。（2）(4分)小球从槽口C飞出后作平抛运动的时间相同，设为t，则有:OPv10tOMv1tONv2t小球2碰撞前静止，v200（3）(3分)OP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关。,12、（08年茂名市二模）(9分)某学生用“验证动量守恒定律”的器材(如图10所示)来验证钢球沿斜槽滚下过程中机械能守恒，他的实验步骤如下：A.把斜槽固定在实验台边缘，调整斜槽出口使出口处切线水平；B、出口末端拴上重锤线，使出口末端投影落于水平地面O点，地面上铺复写纸、白纸；C、从斜槽某高处同一点A由静止开始释放球多次，找出平均落地点P.问：应测量哪些数据?；根据中测量数据字母，求钢球在斜槽上滚下过程中：EP，Ek；,答案：A点距台面高度为H，斜槽出口距地面高度为h，OP间距离为s(3分)；EpmgH(3分)，(3分),13、广东物理卷.11某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图甲中、），槽间距离均为。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图乙所示。（1）实验前应对实验装置反复调节，直到_。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了_。,（2）每次将B板向内侧平移距离，是为了_。（3）在上图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹。,【答案】（1）A板水平且其上插槽与斜槽中心轴线垂直、B板竖直，小球每次平抛初速度相同。（2）保持相邻痕迹点的水平距离大小相同。（3）如图所示。,14、用如图甲所示的装置及频闪照相做“验证动量守恒定律”的实验实验时先单独让A球从斜槽上某一固定位置C自静止开始滑下，图乙是A球从斜槽末端水平抛出后下落过程中的频闪照片。已知坐标纸中每一小方格边长为10cm，g取10m/s2。由频闪照片求出A球水平抛出时的初速度vA=_m/s；再把半径相同的B球放在水平槽末端，让A球仍从位置C由静止开始下滑并与B球相碰，碰撞之后A、B球分别从斜槽末端水平抛出，用与上次相同的方法计算出A球与B球碰后从斜槽末端水平抛出时的初速度vAl.3m/s；vB3.3m/s；测出A球质量为50g，B球质量为10g，求A球碰撞前的动量大小PA_kgm/s，A球与B球碰撞后的总动量P_kgm/s。,答案：.2m/s.0.1kgm/s，0.098kgm/s,15、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(a)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人压缩空气，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。(1)下面是实验的主要步骤，试完善实验步骤的内容安装好气垫导轨，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和弹射架并固定在滑块l的左端，调节