2013高考一轮物理 验证动量守恒定律.ppt

1、实验理论必备,第十三章,课下知能提升,实验十六,命题热点例析,一、实验目的 验证碰撞中的动量守恒。 二、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前、后物体的速度v1、v2及v1、v2，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前、后动量是否守恒。,三、实验器材 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。 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：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。 方案四：斜槽、大小相等质量不同的小球

2、两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。,四、实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出滑块质量。 (2)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 各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向)。 (4)验证：一维碰撞中的动量守恒。,方案二：利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。 (2)安装：把两个大小相等的小球用等长悬线悬挂起来。 (3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们 相碰。,(4)测速度：可以测量小球被拉

3、起的角度，从而算出碰撞 前对应小球的速度，测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)验证：一维碰撞中的动量守恒。,方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 (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光滑长木板的一端，把纸带 穿过打点计时器，连在小车的后面，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，把两小车连接成一体运动。,(2)按图实161所示那样安装好实验装 置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端 点切线水平，调节实验装置使两小球

4、碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间 图实161 入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平。 (3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。,(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射球m1碰 前的位置。 (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，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P。 (6)把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚 下，使它发生正碰，重复10次，仿步骤（5）求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。,(7)过O和N在纸上作一直线。 (8)用刻

5、度尺量出线段OM、OP、ON的长度把两小球的 质量和相应的数值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立。,六、注意事项 1前提条件 碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2方案提醒 (1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用 水平仪确保导轨水平。 (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，且刚好接触，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 以平衡摩擦力。 (4)若利用斜槽小球碰撞应注意： 斜槽末端的切线必须水平； 入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放； 选质量较大的小球作为入射小球； 实验

6、过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。,3探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。 七、误差分析 1系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求，即： (1)碰撞是否为一维碰撞。 (2)实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平， 两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。 2偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量。,例1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，气垫导轨装置如图实162甲所示，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入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳

7、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。,图实162,(1)下面是实验的主要步骤： 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与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；,使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； 把滑块2放在气垫导轨的中间； 先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动； 取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图实162乙所示； 测得滑块1的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g。

8、 完善实验步骤的内容。,(2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，计算可知两滑块相 互作用以前系统的总动量为_ kgm/s; 两滑块相互作用以后系统的总动量为_kgm/s(保留三位有效数字)。 (3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是 _。,答案(1)接通打点计时器的电源放开滑块1 (2)0.6200.618 (3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦,例2(2011北京高考)如图实163，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。,图实163,(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接

9、地解决这个问题。 A小球开始释放高度h B小球抛出点距地面的高度H C小球做平抛运动的射程,(2)图实163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位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。 然后，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位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。 接下来要完成的必要步骤是_。(填选项前的符号),A用天平测量两个小球的质量m1、m2 B测量小球m1开始释放高度h C测量抛出点距地面的高度H D分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E测量平抛射程OM、ON,(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用(2)中测量的量表示)； (4)经测定，m145.0 g，m2