2013年物理《》高考大一轮选修ⅲ第十三章实验十六验证动汇总

实验十六考证动量守恒定律一、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pm1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量能否守恒．二、实验器械方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等．方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：圆滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．方法四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．三、实验步骤方案一：利用气垫导轨达成一维碰撞实验测质量：用天平测出滑块质量．安装：正确安装好气垫导轨．(3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各样状况下(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)碰撞前后的速度．(4)考证：一维碰撞中的动量守恒．方案二：利用等长悬线悬挂等大小球达成一维碰撞实验测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．测速度：能够丈量小球被拉起的角度，进而算出碰撞前对应小球的速度，丈量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度．(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验．(6)考证：一维碰撞中的动量守恒．方案三：在圆滑桌面上两车碰撞达成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小车的质量．(2)安装：将打点计时器固定在圆滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后边，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．(3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连结成一体运动．x(4)测速度：经过纸带上两计数点间的距离实时间由v＝t算出速度．(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验．(6)考证：一维碰撞中的动量守恒．方法四：利用斜槽上滚下的小球考证动量守恒定律(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．图1(2)依据图1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，复写纸在上且在适合地点铺放好．记下重垂线所指的地点O.(4)不放被撞小球，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小球全部的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的均匀地点．(5)把被撞小球放在斜槽尾端，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均匀地点M和被撞小球落图2点的均匀地点N.如图2所示．(6)连结ON，丈量线段OP、OM、ON的长度．将丈量数据填入表中．最后辈入m1OP＝m1OM＋m2ON，看在偏差赞成的范围内能否建立．(7)整理好实验器械放回原处．(8)实验结论：在实验偏差范围内，碰撞系统的动量守恒．四、注意事项1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．2．方案提示(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪保证导轨水平．(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，用等长悬线悬挂后两小球恰好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以均衡摩擦力．(4)若利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即：m1>m2，防备碰后m1被反弹．3．研究结论：找寻的不变量必然在各样碰撞状况下都不改变．考点一

利用气垫导轨考证动量守恒定律典例分析例1某同学利用打点计时器平易垫导轨做考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、弹射架等构成．在空腔导轨的两个工作面上均匀散布着必然数目的小孔，导游轨空腔内不停通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，

3使滑块坚固地飞扬在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而惹起的偏差．图3下边是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调理气垫导轨的调理旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③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1的左端，调理打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带挪动时，纸带素来在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间，已知碰后两滑块一同运动；⑥先____________，此后__________，让滑块带动纸带一同运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图乙所示；⑧测得滑块1(包含撞针)的质量310g，滑块2(包含橡皮泥)的质量为205g.试着圆满实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔

0.02s打一个点，计算可知两滑块互相作用前质量与速度的乘积之和为

____kg·m/s；两滑块互相作用此后质量与速度的乘积之和为

______kg·m/s(保存三位有效数字

)(3)试说明(2)问中两结果不完满相等的主要原由是__________________________________________________________________________________________________________.考点二利用平抛运动考证动量守恒定律典例分析例2(2011··21(2))如图4即研究两个北京理综，用“碰撞实验器”能够考证动量守恒定律，小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．图4①实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不简单的，可是，能够经过仅丈量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．A．小球开始开释高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程②图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S地点静止开释，找到其均匀落地点的地点P，丈量平抛射程OP.此后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S地点静止开释，与小球m2相碰，并多次重复．接下来要达成的必需步骤是________．(填选项前的符号)A．用天平丈量两个小球的质量m1、m2B．丈量小球m1开始开释的高度hC．丈量抛出点距地面的高度

HD．分别找到

m1、m2相碰后均匀落地点的地点

M、NE．丈量平抛射程

OM、ON③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为

________(用②中丈量的量表示

)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应知足的表达式为

__________(用②中丈量的量表示

)．④经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的均匀地点距O点的距离如图5所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为

p2′，则

p1′∶p2′＝11∶________.图5实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p1p′为________．′＋p12⑤有同学以为，在上述实验中仅改换两个小球的材质，其余条件不变，能够使被碰小球做平抛运动的射程增大，请你用④中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为________cm.1.在做“考证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，小球的半径为r，各小球的落地点如图6所示，以下对于这个实验的说法正确的选项是()A．入射球与被碰球最好采纳大小同样、质量相等的小球图6B．让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上不同样的地点滚下C．要考证的表达式是m1ON＝mOM＋mOP12D．要考证的表达式是m1OP＝m1OM＋m2ONE．要考证的表达式是m1(OP－2r)＝m1(OM－2r)＋m2ON某同学用如图7所示装置考证动量守恒定律，用轻质细线将小球悬挂于O点，使小球1的球心到悬点O的距离为L，被碰小球2放在圆滑的水平桌面上．将小球1从右方的A点(OA与竖直方向的夹角为α)由静止开释，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球1连续向左运动到C地点，小球2落到水平川面上到桌面边沿水平图7距离为x的D点．(1)实验中已经测得上述物理量中的α、L、x，为了考证两球碰撞过程动量守恒，还应当丈量的物理量有____________________________________________________________．(2)请用测得的物理量联合已知物理量来表示碰撞前后小球1、小球2的动量：p1＝__________；p1′＝__________；p2＝________；p2′＝________.3．为了考证碰撞中的动量守恒，实验宜在气垫导轨进步行，这样能够大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动能够看作是匀速运动．使实验的靠谱性及正确度得以提升．在某次实验中，A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相机每隔0.4秒的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的连续时间很短，如图8所示，已知A、B之间的质量关系是mB＝1.5mA4次，第一次是在两滑块相撞以前，此后的三次是在，拍摄共进行了碰撞此后．A本来处于静止状态，设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10cm至105cm这段范围内运动(以滑块上的箭头地点为准)，试依据闪光照片求出：图8A、B两滑块碰撞前后的速度各为多少？依据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后动量能否守恒．4.气垫导轨(如图9)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力．为了考证动量守恒定律，在水平气垫导轨上搁置两个质量均为a的滑块，每个滑图9块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频次均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同样的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一同连续运动．图

10为某次实验打出的点迹清楚的纸带的一部分，在纸带上以同样间距的

6个连续点为一段区分纸带，用刻度尺分别量出其长度

x1、x2和

x3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为

________、________，两滑块的总动量大小为________；碰撞后两滑块的总动量大小为________．重复上述实验，多做几次．若碰撞前、后两滑块的总动量在实验偏差赞成的范围内相等，则动量守恒定律获得考证．图105．气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳索连结(如图11甲所示)，绳索烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频次为10Hz，由图可知：图11(1)A、B走开弹簧后，应当做________运动，已知滑块A、B的质量分别为200g、300g，依据照片记录的信息，从图中能够看出闪光照片有显然与事实不相符合的地方是____________________________________________．(2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为____kgm/s·，B的动量的大小为________kgm/s·.本实验中得出“在实验偏差赞成范围内，两滑块构成的系统动量守恒”这一结论的依据是__________________________________________．答案讲堂研究例

1

(1)接通打点计时器的电源

松开滑块

1

(2)0.620

0.618

(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦例

2

①C

②ADE

或

DEA

或

DAEm1·OM＋m2·ON＝m1·OPm1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2④142.91(1～1.01均可)⑤76.8随堂训练1．D2．(1)小球1的质量m1，小球2的质量m2，桌面高度h，OC与竖直方向的的夹角β(2)m12gL(1－cosα)m2gL(1－cosβ)0mxg12h23．看法析分析(1)由题意可知，碰前：vA＝0碰后：vA′＝xA′0.3m/s＝0.75m/st＝0.4vB′＝xB′0.2m/s＝0.5m/st＝0.4从发生碰撞到第二次拍摄照片，A运动的时间是xA″0.15t1＝vA′