世纪金榜2018版复习方略物理课件实验七

1、实验七验证动量守恒定律【实验目的【实验目的】验证碰撞中的动量守恒定律。验证碰撞中的动量守恒定律。【实验原理【实验原理】在一维碰撞中在一维碰撞中, ,测出物体的质量测出物体的质量m m1 1、m m2 2和碰撞前、后物和碰撞前、后物体的速度体的速度v v1 1、v v2 2、vv1 1、vv2 2, ,算出碰撞前的动量算出碰撞前的动量p=mp=m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2及碰撞后的动量及碰撞后的动量p=mp=m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2,看碰撞看碰撞前、后动量是否相等。前、后动量是否相等。 【实验器材【实验器材】斜槽、小球斜槽、小球( (两个两个) )、天平、

2、直尺、复写纸、白纸、圆、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规等。规等。 【实验过程【实验过程】(1)(1)用天平测出两小球的质量用天平测出两小球的质量, ,并选定质量大的小球为并选定质量大的小球为入射小球。入射小球。(2)(2)按照按照实验原理图实验原理图甲安装实验装置甲安装实验装置, ,调整、固定斜槽调整、固定斜槽使斜槽底端水平。使斜槽底端水平。(3)(3)白纸在下白纸在下, ,复写纸在上且在适当位置铺放好复写纸在上且在适当位置铺放好, ,记下重记下重垂线所指的位置垂线所指的位置O O。 (4)(4)不放被撞小球不放被撞小球, ,让入射小球从斜槽上某固定高度处让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下

3、自由滚下, ,重复重复1010次。用圆规画尽量小的圆把小球所有次。用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面。圆心的落点都圈在里面。圆心P P就是小球落点的平均位置。就是小球落点的平均位置。(5)(5)把被撞小球放在斜槽末端把被撞小球放在斜槽末端, ,让入射小球从斜槽同一让入射小球从斜槽同一高度自由滚下高度自由滚下, ,使它们发生碰撞使它们发生碰撞, ,重复实验重复实验1010次。用步次。用步骤骤(4)(4)的方法的方法, ,标出碰后入射小球落点的平均位置标出碰后入射小球落点的平均位置M M和被和被撞小球落点的平均位置撞小球落点的平均位置N N, ,如实验原理图如实验原理图。(6)(6)连接

4、连接ON,ON,测量线段测量线段OPOP、OMOM、ONON的长度的长度, ,将测量数据填将测量数据填入表中。入表中。(7)(7)整理好整理好实验器材实验器材放回原处。放回原处。 【数据处理【数据处理】验证表达式验证表达式: :112mOPmOMmON。【误差分析【误差分析】本实验误差主要来源本实验误差主要来源: :(1)(1)小球每次释放位置存在差异。小球每次释放位置存在差异。(2)(2)小球离开轨道时的速度不水平。小球离开轨道时的速度不水平。(3)M(3)M、N N、P P点位置确定存在误差。点位置确定存在误差。 【注意事项【注意事项】(1)(1)斜槽末端的切线必须水平。斜槽末端的切线必须

5、水平。(2)(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。(3)(3)选质量较大的小球作为入射小球。选质量较大的小球作为入射小球。(4)(4)实验过程实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。终保持不变。 热点一实验操作步骤及原理的考查热点一实验操作步骤及原理的考查【典例【典例1 1】在做在做“验证碰撞中的动量守恒定律验证碰撞中的动量守恒定律”实验中实验中, ,装置如图装置如图, ,世纪金榜导学号世纪金榜导学号4272214442722144 (1)(1)需要的测量仪器或工具有需要的测量仪器或工具

6、有_。A.A.秒表秒表B.B.天平天平C.C.刻度尺刻度尺D.D.千分尺千分尺E.E.游标卡尺游标卡尺F.F.圆规圆规(2)(2)必须要求的条件是必须要求的条件是_。A.A.斜槽轨道尽量光滑以减少误差斜槽轨道尽量光滑以减少误差B.B.斜槽轨道末端的切线必须水平斜槽轨道末端的切线必须水平C.C.入射球和被碰球的质量必须相等入射球和被碰球的质量必须相等, ,且大小相同且大小相同D.D.入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 (3)(3)某次实验中得出的落点情况如图所示某次实验中得出的落点情况如图所示, ,假设碰撞过假设碰撞过程中动量守恒程中动量守恒, ,则

7、入射小球质量则入射小球质量m m1 1和被碰小球质量和被碰小球质量m m2 2之之比为比为_。 【解析【解析】(1)(1)本实验需要天平称量物体的质量本实验需要天平称量物体的质量, ,需要刻需要刻度尺测量长度度尺测量长度, ,需要游标卡尺测量小球的直径需要游标卡尺测量小球的直径, ,需要圆需要圆规找物体的平均落点规找物体的平均落点, ,故选故选B B、C C、E E、F F。 (2)(2)轨道是否光滑对实验的结果没有影响轨道是否光滑对实验的结果没有影响, ,故故A A错误错误; ;要要保证碰撞后两个球做平抛运动保证碰撞后两个球做平抛运动, ,故斜槽轨道末端的切线故斜槽轨道末端的切线必须水平必须

8、水平, ,故故B B正确正确; ;入射球质量要大于被碰球质量入射球质量要大于被碰球质量, ,即即m m1 1mm2 2, ,防止碰后防止碰后m m1 1被反弹被反弹, ,故故C C错误错误; ;为保证碰撞的初速为保证碰撞的初速度相同度相同, ,入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下, ,故故D D正确。故选正确。故选B B、D D。(3)(3)根据动量守恒定律根据动量守恒定律, ,有有: :代入数据代入数据, ,有有: :m m1 10.255=m0.255=m1 10.155+m0.155+m2 2(0.411-0.11)(0.411-0.11)解得

9、解得:m:m1 1mm2 2=41=41答案答案: :(1)B(1)B、C C、E E、F F(2)B(2)B、D D(3)4(3)41 1112m OPm OMm O N【强化训练【强化训练】1.1.某同学用图甲所示装置通过半径相同的某同学用图甲所示装置通过半径相同的A A、B B两球的两球的碰撞来验证动量守恒定律碰撞来验证动量守恒定律, ,图中图中PQPQ是斜槽是斜槽,QR,QR为水平为水平槽。实验时先使槽。实验时先使A A球从斜槽上某一固定位置球从斜槽上某一固定位置G G由静止开由静止开始滚下始滚下, ,落到位于水平地面的记录纸上落到位于水平地面的记录纸上, ,留下痕迹。重留下痕迹。重复

10、上述操作复上述操作1010次次, ,得到得到1010个落点痕迹。再把个落点痕迹。再把B B球放在水球放在水平槽上靠近槽末端的地方平槽上靠近槽末端的地方, ,让让A A球仍从位置球仍从位置G G由静止开始由静止开始滚下滚下, ,和和B B球碰撞后球碰撞后,A,A、B B球分别在记录纸上留下各自的球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作落点痕迹。重复这种操作1010次。图甲中次。图甲中O O点是水平槽末点是水平槽末端端R R在记录纸上的垂直投影点。在记录纸上的垂直投影点。B B球落点痕迹如图乙所球落点痕迹如图乙所示示, ,其中米尺水平放置其中米尺水平放置, ,且平行于且平行于G G、R R

11、、O O所在的平面所在的平面, ,米尺的零点与米尺的零点与O O点对齐。点对齐。 (1)(1)关于实验中必须满足的条件关于实验中必须满足的条件, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A.AA.A球的质量不小于球的质量不小于B B球的质量球的质量B.B.斜槽末端必须水平斜槽末端必须水平C.C.斜面必须光滑斜面必须光滑D.D.碰撞必须是对心正碰碰撞必须是对心正碰 (2)(2)碰撞后碰撞后B B球的水平射程应取为球的水平射程应取为_cm_cm。(3)(3)在以下选项中在以下选项中, ,哪些是本次实验必须进行的测量哪些是本次实验必须进行的测量? ?答答:_(:_(填选项号填选项号) )。A.

12、A.水平槽上未放水平槽上未放B B球时球时, ,测量测量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离B.AB.A球与球与B B球碰撞后球碰撞后, ,测量测量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离C.C.测量测量A A球或球或B B球的直径球的直径D.D.测量测量A A球和球和B B球的质量球的质量( (或两球质量之比或两球质量之比) )E.E.测量测量G G点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度 【解析【解析】(1)(1)斜槽的末端必须水平斜槽的末端必须水平, ,才能保证两个小球才能保证两个小球离开斜槽后做平抛运动离开斜槽后做平抛运动, ,故故A A正确正确; ;为

13、使两球发生对心正为使两球发生对心正碰碰, ,两球半径必须相等两球半径必须相等, ,故故B B、D D正确正确; ;由于每次下滑中受由于每次下滑中受到摩擦力均相同到摩擦力均相同, ,故只要每次从同一点滑下时故只要每次从同一点滑下时, ,到达最到达最低点的速度均相同低点的速度均相同, ,故不需要斜面光滑故不需要斜面光滑, ,故故C C错误。故选错误。故选A A、B B、D D。(2)(2)碰撞后碰撞后b b球的水平射程落点如图乙所示球的水平射程落点如图乙所示, ,取所有落点取所有落点中靠近中间的点读数中靠近中间的点读数, ,即可取一个最小的圆的圆心即可取一个最小的圆的圆心, ,约约为为85.5cm

14、85.5cm。(3)(3)水平槽上未放水平槽上未放b b球时球时, ,测量测量a a球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离, ,即测量出碰撞前即测量出碰撞前a a球的速度球的速度, ,故故A A正确正确;a;a球与球与b b球碰撞后球碰撞后, ,测量测量a a球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离, ,即测量出碰撞后即测量出碰撞后a a球的球的速度速度, ,故故B B正确正确; ;不需要测量不需要测量A A球或球或B B球的直径球的直径, ,故故C C错误错误; ;测量测量A A球和球和B B球的质量球的质量( (或两球质量之比或两球质量之比),),用来表示出球用来表示出球的质

15、量的质量, ,故故D D正确正确; ;不需要测量不需要测量G G点相对于水平槽面的高点相对于水平槽面的高度度, ,故故E E错误。故选错误。故选A A、B B、D D。答案答案: :(1)A(1)A、B B、D D(2)85.5(2)85.5(3)A(3)A、B B、D D 2.2.如图如图, ,某同学利用验证碰撞中的动量守恒实验装置某同学利用验证碰撞中的动量守恒实验装置, ,探究半径相等的小球探究半径相等的小球1 1和和2 2的碰撞过程是否动量守恒的碰撞过程是否动量守恒, ,用用天平测出两个小球的质量分别为天平测出两个小球的质量分别为m m1 1和和m m2 2, ,且且m m1 1mm2

16、2, ,按下按下述步骤进行了实验述步骤进行了实验: :安装好实验装置安装好实验装置, ,做好测量前的准备做好测量前的准备, ,并记下重垂线所并记下重垂线所指的位置指的位置O,O,第一步第一步: :不放小球不放小球2,2,让小球让小球1 1从斜槽上从斜槽上A A点由点由静止滚下静止滚下, ,并落在地面上并落在地面上, ,重复重复1010次次, ,用尽可能小的圆把用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面小球的所有落点圈在里面, ,其圆心就是小球落点的平均其圆心就是小球落点的平均位置。位置。第二步第二步: :把小球把小球2 2放在斜槽前端边缘处放在斜槽前端边缘处, ,让小球让小球1 1从从A A点由点

17、由静止滚下静止滚下; ;使它们碰撞并落在地面上。重复使它们碰撞并落在地面上。重复1010次次, ,并使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。平均位置。 第三步第三步: :用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O O点的距离点的距离, ,即线段即线段ODOD、OEOE、OFOF的长度的长度, ,分别为分别为L LD D、L LE E、L LF F。(1)(1)小球小球m m1 1与与m m2 2发生碰撞后发生碰撞后,m,m1 1的落点是图中的的落点是图中的_点点,m,m2 2的落点是图中的的

18、落点是图中的_点。点。(2)(2)用测得的物理量来表示用测得的物理量来表示, ,只要满足关系式只要满足关系式_,_,则说明两小球的碰撞过程动量守恒。则说明两小球的碰撞过程动量守恒。 (3)(3)实验中有关操作和描述正确的是实验中有关操作和描述正确的是_。A.A.用质量大的球去碰质量较小的球用质量大的球去碰质量较小的球, ,目的是使被碰球飞目的是使被碰球飞行距离更远行距离更远, ,可减小测量误差可减小测量误差B.B.调整斜槽末端水平调整斜槽末端水平, ,目的是使两球能发生对心碰撞目的是使两球能发生对心碰撞C.C.让入射球从同一位置释放让入射球从同一位置释放, ,目的是保障每次碰撞前小目的是保障每

19、次碰撞前小球的动量都相同球的动量都相同D.D.碰撞后两球的动能之和总会小于碰前入射球的动能碰撞后两球的动能之和总会小于碰前入射球的动能, ,是因为斜槽摩擦力做负功造成的是因为斜槽摩擦力做负功造成的 【解析【解析】(1)(1)小球小球m m1 1与与m m2 2发生碰撞后发生碰撞后,m,m1 1的落点是图中的的落点是图中的D D点点,m,m2 2的落点是图中的的落点是图中的F F点。点。(2)(2)由于小球平抛运动的时间相等由于小球平抛运动的时间相等, ,小球小球1 1不发生碰撞时不发生碰撞时落点在落点在E E点点, ,则不发生碰撞时离开斜槽末端的速度为则不发生碰撞时离开斜槽末端的速度为v vE

20、 E= ,= ,同理知同理知, ,落在落在D D点的速度点的速度v vD D= ,= ,落在落在F F点的速度点的速度v vF F= ,= ,根据动量守恒知根据动量守恒知,m,m1 1v vE E=m=m1 1v vD D+m+m2 2v vF F, ,可知只要验证可知只要验证m m1 1L LE E=m=m1 1L LD D+m+m2 2L LF F即可。即可。ELtDLtFLt(3)(3)用质量大的球去碰质量较小的球用质量大的球去碰质量较小的球, ,目的是碰撞小球目的是碰撞小球不发生反弹不发生反弹, ,故故A A错误。调整斜槽末端水平错误。调整斜槽末端水平, ,目的是保证目的是保证小球做平

21、抛运动小球做平抛运动, ,故故B B错误。让入射球从同一位置释放错误。让入射球从同一位置释放, ,目的是保障每次碰撞前小球的动量都相同目的是保障每次碰撞前小球的动量都相同, ,故故C C正确。正确。碰撞后两球的动能之和总会小于碰前入射球的动能碰撞后两球的动能之和总会小于碰前入射球的动能, ,是是因为碰撞的过程中有能量损失因为碰撞的过程中有能量损失, ,与摩擦力做功无关与摩擦力做功无关, ,故故D D错误。错误。 答案答案: :(1)D(1)DF F(2)m(2)m1 1L LE E=m=m1 1L LD D+m+m2 2L LF F(3)C(3)C 【反思归纳【反思归纳】(1)(1)验证动量守

22、恒实验验证动量守恒实验, ,主要是测得碰撞前后的质量与主要是测得碰撞前后的质量与速度速度, ,通过小球的平抛运动规律测得碰后速度。通过小球的平抛运动规律测得碰后速度。(2)(2)操作操作规范注意事项规范注意事项: :选择球要选择球要“大碰小大碰小”, ,每次释放每次释放小球位置相同小球位置相同, ,离开轨道要平抛离开轨道要平抛, ,测量水平位移要多次测量水平位移要多次测量。测量。 热点二动量守恒中的热点二动量守恒中的数据处理数据处理问题问题【典例【典例2 2】为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞的碰撞是否为弹性碰撞, ,某同学选取了两

23、个体积相同、某同学选取了两个体积相同、质量相差比较大的小球质量相差比较大的小球, ,按下述步骤做了实验按下述步骤做了实验: :用天平测出两小球的质量用天平测出两小球的质量( (分别为分别为m m1 1和和m m2 2, ,且且m m1 1mm2 2) )。 按图示安装好按图示安装好实验器材实验器材, ,将斜槽将斜槽ABAB固定在桌边固定在桌边, ,使槽使槽的末端切线水平的末端切线水平, ,将一斜面将一斜面BCBC连接在斜槽末端。连接在斜槽末端。先不放小球先不放小球m m2 2, ,让小球让小球m m1 1从斜槽顶端从斜槽顶端A A处由静止开始处由静止开始滚下滚下, ,记下小球在斜面上的落点位置

24、。记下小球在斜面上的落点位置。将小球将小球m m2 2放在斜槽末端边缘处放在斜槽末端边缘处, ,让小球让小球m m1 1从斜槽顶端从斜槽顶端A A处由静止开始滚下处由静止开始滚下, ,使它们发生碰撞使它们发生碰撞, ,分别记下小球分别记下小球m m1 1和和m m2 2在斜面上的落点位置。在斜面上的落点位置。用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B B的距的距离。图中离。图中D D、E E、F F点是该同学记下小球在斜面上的落点点是该同学记下小球在斜面上的落点位置位置, ,到到B B点的距离分别为点的距离分别为L LD D、L LE E、L LF F。

25、 根据该同学的实验根据该同学的实验, ,回答下列问题回答下列问题: : 世纪金榜导学号世纪金榜导学号4272214542722145(1)(1)在不放小球在不放小球m m2 2时时, ,小球小球m m1 1从斜槽顶端从斜槽顶端A A处由静止开始处由静止开始滚下滚下,m,m1 1的落点在图中的的落点在图中的_点点, ,把小球把小球m m2 2放在放在斜槽末端边缘处斜槽末端边缘处, ,小球小球m m1 1从斜槽顶端从斜槽顶端A A处由静止开始滚处由静止开始滚下下, ,使它们发生碰撞使它们发生碰撞, ,碰后小球碰后小球m m1 1的落点在图中的的落点在图中的_点。点。(2)(2)若碰撞过程中若碰撞过

26、程中, ,动量和机械能均守恒动量和机械能均守恒, ,不计空气阻力不计空气阻力, ,则下列表达式中正确的有则下列表达式中正确的有_。A.mA.m1 1L LF F=m=m1 1L LD D+m+m2 2L LE EB. B. C.mC.m1 1L LE E=m=m1 1L LD D+m+m2 2L LF FD.LD.LE E=L=LF F-L-LD D 2221E1D2Fm Lm Lm L【解析【解析】(1)(1)小球小球m m1 1从斜槽顶端从斜槽顶端A A处由静止开始滚下处由静止开始滚下,m,m1 1的落点在图中的的落点在图中的E E点点, ,小球小球m m1 1和小球和小球m m2 2相撞

27、后相撞后, ,小球小球m m2 2的的速度增大速度增大, ,小球小球m m1 1的速度减小的速度减小, ,都做平抛运动都做平抛运动, ,所以碰撞所以碰撞后后m m1 1球的落地点是球的落地点是D D点点,m,m2 2球的落地点是球的落地点是F F点。点。(2)(2)设斜面倾角为设斜面倾角为,小球落点到小球落点到B B点的距离为点的距离为L,L,小球从小球从B B点抛出时速度为点抛出时速度为v,v,则竖直方向有则竖直方向有LsinLsin= gt= gt2 2, ,水平水平方向有方向有Lcos=vtLcos=vt, ,12解得解得v= v= 所以所以v v 由题意分析得由题意分析得, ,只要满足

28、只要满足m m1 1v v1 1=m=m2 2v v2 2+m+m1 1v v1 1,把速度把速度v v代入代入整理得整理得: : 说明两球碰撞过程中说明两球碰撞过程中动量守恒动量守恒; ;LcosLcoscosL,t2Lsin2singgL。1E1D2FmLmLmL，若两小球的碰撞是弹性碰撞若两小球的碰撞是弹性碰撞, ,则碰撞前后机械能没有损则碰撞前后机械能没有损失失, ,则要满足关系式则要满足关系式: : 整理得整理得m m1 1L LE E=m=m1 1L LD D+m+m2 2L LF F, ,故故C C正确正确, ,故选故选C C。答案答案: :(1)E(1)ED D(2)C(2)C

29、 222111122111m vm vm v222 ，【强化训练【强化训练】1.1.某实验小组在进行某实验小组在进行“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”的实验中的实验中, ,入射球与被碰球半径相同。入射球与被碰球半径相同。 (1)(1)用游标卡尺测量直径相同的入射球与被碰球的直径用游标卡尺测量直径相同的入射球与被碰球的直径, ,测量结果如图甲所示测量结果如图甲所示, ,该球直径为该球直径为_cm_cm。(2)(2)实验中实验中, ,直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的的. .但是但是, ,可以通过仅测量可以通过仅测量_(_(填选项前的符填选项前的符号号),

30、),间接地解决这个问题。间接地解决这个问题。A.A.小球开始释放高度小球开始释放高度h hB.B.小球抛出点距地面的高度小球抛出点距地面的高度H HC.C.小球做平抛运动的射程小球做平抛运动的射程D.D.小球的直径小球的直径 (3)(3)实验装置如图乙所示实验装置如图乙所示, ,先不放先不放B B球球, ,使使A A球从斜槽上某球从斜槽上某一固定点一固定点C C由静止滚下由静止滚下, ,再把再把B B球静置于水平槽前端边缘球静置于水平槽前端边缘处处, ,让让A A球仍从球仍从C C处由静止滚下。记录纸上的处由静止滚下。记录纸上的O O点是重垂点是重垂线所指的位置线所指的位置,M,M、P P、N

31、 N分别为落点的痕迹分别为落点的痕迹, ,未放未放B B球球时时,A,A球落地点是记录纸上的球落地点是记录纸上的_点点; ;放上放上B B球球后后,B,B球的落地点是记录纸上的球的落地点是记录纸上的_点。点。(4)(4)释放多次后释放多次后, ,取各落点位置的平均值取各落点位置的平均值, ,测得各落点痕测得各落点痕迹到迹到O O点的距离点的距离:OM=13.10cm,OP=21.90cm,ON=26.04cm:OM=13.10cm,OP=21.90cm,ON=26.04cm。用天平称得入射小球用天平称得入射小球A A的质量的质量,m,m1 1=16.8g,=16.8g,被碰小球被碰小球B B的

32、的质量质量m m2 2=5.6g=5.6g。若将小球质量与水平位移的乘积作为。若将小球质量与水平位移的乘积作为“动量动量”, ,请将下面的表格填写完整。请将下面的表格填写完整。( (答案保留三位答案保留三位有效数字有效数字) ) OP/mOP/mOM/mOM/mON/mON/m碰前碰前“总动总动量量”p/kgp/kgm m碰后碰后“总动总动量量”p/kgp/kgm m0.21900.21900.13100.13100.26040.26043.683.681010-3-3根据上面表格中的数据根据上面表格中的数据, ,你认为能得到的结论是你认为能得到的结论是_。(5)(5)实验中实验中, ,关于入

33、射小球在斜槽上释放点的高低对实关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是验影响的说法中正确的是_。A.A.释放点越低释放点越低, ,小球受阻力越小小球受阻力越小, ,入射小球速度越小入射小球速度越小, ,误误差越小差越小B.B.释放点越低释放点越低, ,两球碰后水平位移越小两球碰后水平位移越小, ,水平位移测量水平位移测量的相对误差越小的相对误差越小, ,两球速度的测量越准确两球速度的测量越准确C.C.释放点越高释放点越高, ,两球相碰时两球相碰时, ,相互作用的内力越大相互作用的内力越大, ,碰撞碰撞前后动量之差越小前后动量之差越小, ,误差越小误差越小D.D.释放点越高释放

34、点越高, ,入射小球对被碰小球的作用力越大入射小球对被碰小球的作用力越大, ,轨轨道对被碰小球的阻力越小道对被碰小球的阻力越小 【解析【解析】(1)(1)球的直径为球的直径为d=21mm+0.1d=21mm+0.14mm=21.4mm=4mm=21.4mm=2.14cm2.14cm。(2)(2)小球离开轨道后做平抛运动小球离开轨道后做平抛运动, ,由于小球抛出点的高由于小球抛出点的高度相等度相等, ,它们在空中的运动时间相等它们在空中的运动时间相等, ,小球的水平位移小球的水平位移与小球的初速度成正比与小球的初速度成正比, ,可以用小球的水平位移代替其可以用小球的水平位移代替其初速度初速度,

35、,故选故选C C。(3)A(3)A小球和小球和B B小球相撞后小球相撞后,B,B小球的速度增大小球的速度增大,A,A小球的速小球的速度减小度减小, ,所以碰撞后所以碰撞后A A球的落地点距离球的落地点距离O O点最近点最近,B,B小球离小球离O O点最远点最远, ,中间一个点是未放中间一个点是未放B B球时球时A A的落地点的落地点, ,所以未放所以未放B B球时球时,A,A球落地点是记录纸上的球落地点是记录纸上的P P点点; ;放了放了B B球后球后,B,B球碰球碰后速度大后速度大, ,故落点应为故落点应为N N点。点。(4)(4)将小球质量与水平位移的乘积作为将小球质量与水平位移的乘积作为

36、“动量动量”, ,则碰则碰撞后撞后“总动量总动量”为为: :p=mp=m1 1OM+mOM+m2 2ON=0.016 8ON=0.016 80.131kg0.131kgm+0.0056m+0.00560.2604kg0.2604kgm3.66m3.6610-3kg10-3kgm m。则可知碰撞前、后动量近似相等则可知碰撞前、后动量近似相等, ,在实验误差允许范围在实验误差允许范围内内, ,可认为系统在碰前和碰后的动量守恒。可认为系统在碰前和碰后的动量守恒。 (5)(5)入射小球的释放点越高入射小球的释放点越高, ,碰撞前的速度越大碰撞前的速度越大, ,相撞时相撞时内力越大内力越大, ,阻力的影

37、响相对越小阻力的影响相对越小, ,可以较好地满足动量可以较好地满足动量守恒的条件守恒的条件, ,也有利于减小测量水平位移时的相对误差也有利于减小测量水平位移时的相对误差, ,从而使实验的误差减小从而使实验的误差减小, ,故故A A、B B、D D错误错误,C,C正确。正确。 答案答案: :(1)2.14(1)2.14(2)C(2)C(3)P(3)PN N(4)3.66(4)3.661010-3-3kgkgm m实验误差允许范围内实验误差允许范围内, ,可认为系可认为系统在碰前和碰后的动量守恒统在碰前和碰后的动量守恒(5)C(5)C 2.(20172.(2017抚州模拟抚州模拟)“)“探究碰撞中

38、的不变量探究碰撞中的不变量”的实验的实验中中: :(1)(1)入射小球入射小球m m1 1=15g,=15g,原静止的被碰小球原静止的被碰小球m m2 2=10g,=10g,由实验由实验测得它们在碰撞前、后的测得它们在碰撞前、后的x-tx-t图象如图甲图象如图甲, ,可知入射小可知入射小球碰撞后的球碰撞后的m m1 1vv1 1是是_kg_kgm/sm/s, ,入射小球碰入射小球碰撞前的撞前的m m1 1v v1 1是是_kg_kgm/sm/s, ,被碰撞后的被碰撞后的m m2 2vv2 2是是_kg_kgm/sm/s, ,由此得出结论由此得出结论_。 (2)(2)实验装置如图乙所示实验装置如

39、图乙所示, ,本实验中本实验中, ,实验必须要求的条实验必须要求的条件是件是_。A.A.斜槽轨道必须是光滑的斜槽轨道必须是光滑的B.B.斜槽轨道末端点的切线是水平的斜槽轨道末端点的切线是水平的C.C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放D.D.入射小球与被碰小球满足入射小球与被碰小球满足m ma ammb b,r,ra a=r=rb b (3)(3)图中图中M M、P P、N N分别为入射小球与被碰小球对应的落分别为入射小球与被碰小球对应的落点的平均位置点的平均位置, ,则实验中要验证的关系是则实验中要验证的关系是_。A.mA.ma aON=mO

40、N=ma aOP+mOP+mb bOMOMB.mB.ma aOP=mOP=ma aON+mON+mb bOMOMC.mC.ma aOP=mOP=ma aOM+mOM+mb bONOND.mD.ma aOM=mOM=ma aOP+mOP+mb bONON 【解析【解析】(1)(1)由图甲所示图象可知由图甲所示图象可知, ,碰撞前球碰撞前球1 1的速度的速度: :v v1 1= =碰撞后碰撞后, ,球的速度球的速度: :v v1 1= = v v2 2= = 入射小球碰撞后的入射小球碰撞后的m m1 1vv1 1=0.015=0.0150.5kg0.5kgm/s=0.007 5kgm/s=0.00

41、7 5kgm/s,m/s,1x0.2m/s1 m/st0.2，11x0.300.20 m/s0.5 m/st0.40.2，22x0.350.20 m/s0.75 m/st0.40.2，入射小球碰撞前的入射小球碰撞前的m m1 1v v1 1=0.015=0.0151kg1kgm/s=0.015kgm/s=0.015kgm/s,m/s,被碰小球碰撞后的被碰小球碰撞后的m m2 2vv2 2=0.01=0.010.75kg0.75kgm/s=0.075kgm/s=0.075kgm/s,m/s,碰撞前系统总动量碰撞前系统总动量p=mp=m1 1v v1 1=0.015kg=0.015kgm/s,m/

42、s,碰撞后系统总动量碰撞后系统总动量p=mp=m1 1vv1 1+m+m2 2vv2 2=0.015kg=0.015kgm/s,m/s,p=p,p=p,由此可知由此可知: :碰撞过程中动量守恒。碰撞过程中动量守恒。(2)“(2)“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”的实验中的实验中, ,是通过平抛运动是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的的基本规律求解碰撞前后的速度的, ,只要离开轨道后做只要离开轨道后做平抛运动平抛运动, ,对斜槽是否光滑没有要求对斜槽是否光滑没有要求, ,故故A A错误错误; ;要保证要保证每次小球都做平抛运动每次小球都做平抛运动, ,则轨道的末端必须水平则轨道的末端必

43、须水平, ,故故B B正正确确; ;要保证碰撞前的速度相同要保证碰撞前的速度相同, ,所以入射小球每次都要所以入射小球每次都要从同一高度由静止滚下从同一高度由静止滚下, ,故故C C正确正确; ;为了保证小球碰撞为为了保证小球碰撞为对心正碰对心正碰, ,且碰后不反弹且碰后不反弹, ,要求要求mamb,ra=rbmamb,ra=rb, ,故故D D正确。正确。故选故选B B、C C、D D。(3)(3)要验证动量守恒定律即要验证动量守恒定律即:m:ma av v0 0=m=ma av v1 1+m+mb bv v2 2, ,小球做平抛小球做平抛运动运动, ,根据平抛运动规律可知根据两小球运动的时

44、间相根据平抛运动规律可知根据两小球运动的时间相同同, ,上式可转换为上式可转换为:m:ma av v0 0t=mt=ma av v1 1t+mt+mb bv v2 2t,t,故需验证故需验证m ma aOP=mOP=ma aOM+mOM+mb bONON, ,因此因此A A、B B、D D错误错误,C,C正确。故选正确。故选C C。答案答案: :(1)0.007 5(1)0.007 50.0150.0150.007 50.007 5碰撞过程中动量碰撞过程中动量守恒守恒(2)B(2)B、C C、D D(3)C(3)C 热点三实验拓展与创新热点三实验拓展与创新【典例【典例3 3】某同学利用打点计时

45、器和气垫导轨做某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究探究碰撞中的不变量碰撞中的不变量”的实验的实验, ,气垫导轨装置如图甲表示气垫导轨装置如图甲表示, ,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。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在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔孔, ,向导轨空腔内不断通入压缩空气向导轨空腔内不断通入压缩空气, ,压缩空气会从小压缩空气会从小孔中喷出孔中喷出, ,使滑块稳定地漂浮在导轨上使滑块稳定地漂浮在导轨上, ,如图乙所示如图乙所示, ,这这样就大大减小因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。样就大大

46、减小因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。 世纪金榜导学号世纪金榜导学号4272214642722146 (1)(1)下面是实验的主要步骤下面是实验的主要步骤: :安装好气垫导轨安装好气垫导轨, ,调节气垫导轨的调节旋钮调节气垫导轨的调节旋钮, ,使导轨使导轨水平。水平。向气垫导轨通入压缩空气。向气垫导轨通入压缩空气。把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧侧, ,将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1 1的左端的左端, ,调节打点计时器的高度调节打点计时器的高度, ,直至滑块拖着纸带移直至滑块拖着

47、纸带移动时动时, ,纸带始终在水平方向。纸带始终在水平方向。滑块滑块1 1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳。挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳。把滑块把滑块2 2放在气垫导轨的中间。放在气垫导轨的中间。先先_,_,然后然后_,_,让滑块带动纸让滑块带动纸带一起运动。带一起运动。取下纸带取下纸带, ,重复步骤重复步骤, ,选出较理想的纸带如图选出较理想的纸带如图丙所示丙所示: :测得滑块测得滑块1(1(包括撞针包括撞针) )的质量为的质量为310g,310g,滑块滑块2(2(包括橡包括橡皮泥皮泥) )的质量为的质量为205g205g。试完善实验步骤。试完善实验步骤的内容。的内容。(2)(2)已知打点计时器

48、每隔已知打点计时器每隔0.02s0.02s打一个点打一个点, ,计算可知计算可知, ,两两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为_kg_kgm/sm/s; ;两滑块相互作用以后质量与速度的乘两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为积之和为_kg_kgm/sm/s( (保留三位有效数字保留三位有效数字) )。(3)(3)试说明试说明(2)(2)问中两结果不完全相等的主要原因是问中两结果不完全相等的主要原因是_。 【创新方向分析【创新方向分析】验证动量守恒实验创新主要是两种验证动量守恒实验创新主要是两种途径途径:(1):(1)用新器材实现实验方式的创新用新器材实现

49、实验方式的创新, ,比如使用气垫比如使用气垫导轨来减少摩擦力对实验的影响。导轨来减少摩擦力对实验的影响。(2)(2)从实验模型角度进行创新从实验模型角度进行创新, ,本实验为验证动量守恒本实验为验证动量守恒定律定律, ,因此所有满足动量守恒的模型均可以用来验证动因此所有满足动量守恒的模型均可以用来验证动量守恒。量守恒。 【解析【解析】(1)(1)使用打点计时器时使用打点计时器时, ,先接通电源后释放先接通电源后释放纸带纸带, ,所以先接通打点计时器的电源所以先接通打点计时器的电源, ,后放开滑块后放开滑块1;1;(2)(2)放开滑块放开滑块1 1后后, ,滑块滑块1 1做匀速运动做匀速运动,

50、,跟滑块跟滑块2 2发生碰撞发生碰撞后跟后跟2 2一起做匀速运动一起做匀速运动, ,根据纸带的数据得根据纸带的数据得: :碰撞前滑块碰撞前滑块1 1的动量为的动量为:p:p1 1=m=m1 1v v1 1=0.310=0.310 kg kgm/sm/s=0.620kg=0.620kgm/s,m/s,滑块滑块2 2的动量为零的动量为零, ,所以碰撞前的总动所以碰撞前的总动量为量为0.620kg0.620kgm/sm/s0.20.1碰撞后滑块碰撞后滑块1 1、2 2速度相等速度相等, ,所以碰撞后总动量为所以碰撞后总动量为: :(m(m1 1+m+m2 2)v)v2 2=(0.310+0.205)