专题六实验七验证动量守恒定律.ppt

1、2实验方案,实验需测量物体质量和速度，质量可用天平直接测量，测,速度的方案有：,(1)利用平抛运动测速度利用平抛运动下落高度相同时， 水平速度与水平距离成正比此方案所用器材：斜槽，大小相 等、质量不同的小钢球两个，重锤线一条，白纸，复写纸，天 平，刻度尺，圆规，三角板,(2)利用光电门测速度，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此方案所用器材：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,(1)质量分别为m1 和m2的两小球发生正碰，若碰前m1 运动， m2 静止，根据动量守恒定律应有 m1v1m1v1m2v2. (2)

2、各小球在同一高度做平抛运动， 运动时间相等，则动量守恒时有 m1OPm1OMm2ON. (见图 S71),3利用平抛运动测速度的实验原理,图 S71,4利用平抛运动测速度的实验步骤 (1)先用天平测出小钢球质量 m1、m2.,(2)按要求安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末 端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实 验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，确保碰撞后的速度 方向水平,(3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸,(4)在白纸上记下重锤线所指的位置 O，它表示入射小球m1,碰前的球心竖直投影的位置,(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

3、 次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在 里面，圆心就是入射小球不碰时的落地点平均位置 P. (6)把被碰小球放在小支柱上，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，取 OO2r，O就是被碰,小球碰撞时的球心竖直投影的位置,(8)用刻度尺量出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球 的质量和相应的水平位移数值代入 m1OPm1OMm2ON， 看是否成立,(9)整理实验器材放回原处,5利用平抛运动测速度实验的注意事项 (1)斜槽末端必须水平,(2)入射小球每次都

4、必须从斜槽上同一高度滚下 (3)白纸铺好后不能移动,(4)入射小球的质量应大于被碰小球的质量，即 m1m2，且,r1r2r.,1如图 S72 所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示 意图. 图 S72 (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(,),C,Am1m2，r1r2 Cm1m2，r1r2,Bm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2,(2) 为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是,_(填下列对应的字母) A直尺 C天平,B游标卡尺 D秒表,(3)设入射小球的质量为 m1，被碰小球的质量为 m2，P 为碰 前入射小球落点的平均位置，则关系式

5、_ (用 m1、m2 及图中字母表示)成立，即表示碰撞中动量守恒,AC,m1OPm1OMm2ON,2某同学用图 S73 甲中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 PQ 是斜槽，QR 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，实 验图中 O 点是水平槽末端 R 在记录纸上的垂直投影点B 球

6、落 点痕迹如图S73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,甲,乙,图 S73 (1)碰撞后 B 球的水平射程应取为_ .,(2)在以下选项中，哪些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 球或 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 点相对水平槽面的高度,的值选项是必要的,解析：(1)将10 个点圈在内的最小圆的圆心作为落点平均位置，可由刻度尺测得碰撞后 B

7、 球的水平射程为64.7 cm，因最后一位数字为估计值，所以允许误差0.1 cm，因此64.6 cm和64.8 cm也是正确的 (2)从同一高度做平抛运动的物体飞行时间t 相同，所以需要测出的量有：不碰时A 球的水平射程，碰后A 球的水平射程，,B球碰后的水平射程，mA、mB的大小或,mA mB,答案：64.7,ABD,题型,实验过程的考查和实验结论的应用,【例题】(2011 年北京卷)如图 S74，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 (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)，间接地解决

8、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,图 S74,(2)图 S74 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

9、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；若碰撞是 弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_ _用(2)中测量的量表示,(4)经测定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地点的平均位 置距 O 点的距离如图 S75 所示碰撞前后 m1 的动量分别为 p1 与 p1，则 p1p1_11；若碰撞结束时 m2 的动 量为 p2，则 p1p211_.实验结果表明，碰撞前、,后总动量的比值,p1 p1p2,为_,图 S75,(5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其 他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大请你用 (4)中已知

10、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.,解析：(1)在落地高度不变的情况下，水平位移就能反映平 抛初速度的大小，所以，仅测量小球做平抛运动的射程就能间 接测量速度,(2)测量平均落点的位置，找到平抛的水平位移，因此步骤 中D、E 是必须的，而且D 先E 后，至于用天平测质量先后均 可,答案：(1)C(2)ADE 或 DAE 或 DEA (3)m1OMm2ONm1OP m1OM2m2ON2m1OP2,(4)14 2.9,11.01,(5)76.80,1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 S76 所示，斜槽与水平槽圆滑连接安装好实

11、 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，其圆心就是小球落,点的平均位置；,图 S76,步骤 2：把小球 2 放在斜槽前端边缘位置 B，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 (1)对于上述实验操作，下列说法正确的是

12、_,ACE,A应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B斜槽轨道必须光滑 C斜槽轨道末端必须水平 D实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动 E小球 1 的质量应大于小球 2 的质量,(2)本实验除需测量线段 OM、OP、ON 的长度外，还需要,C,测量的物理量有_ AA、B 两点间的高度差 h1,BB 点离地面的高度 h2,m1OP2 m1OM2 m2ON2,C小球 1 和小球 2 的质量 m1、m2,D小球 1 和小球 2 的半径 r,m1OPm1OMm2ON,(3) 当所测物理量满足表达式_( 用 所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定 律如果还满足表达式_(用所 测物理

13、量的字母表示)时，即说明两球碰撞时无机械能损失,(4)完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造， 如图 S77 所示在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面， 斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接使小球 1 仍从斜槽上 A 点由静止滚下，重复实验步骤 1 和 2 的操作，得到两球落在斜 面上的平均落点 M、P、N. 用刻度尺测量斜面顶点到 M、 P、N三点的距离分别为 l1、 l2、l3.则验证两球碰撞过程中动量 守恒的表达式为_,(用所测物理量的字母表示),图 S77,2(2010 年珠海二模)如图S78 所示，某同学利用半径相 同、质量较小的 A 球和质量较大的 B 球来探究动量守恒定律，

14、 图中 QR 为水平槽实验时，他让 A 球从斜槽上某一固定位置 G由静止滚下，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；再把 B球放在水平槽末端，让 A 球仍从位置G 由静止滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自 落点的痕迹，重复操作 10 次图中的O是水平槽末端的垂 直投影点用天平称量出两球的质量，用米尺测量出各球落点 的平均位置到 O点的距离，如下表：,(1)根据表中的数据分析可得：M 点是 B 球的落点，则 N 点 是 A 球在_的落点，P 点是 A 球在_的落点(填,“碰撞前”或“碰撞后”),碰撞后,碰撞前,(2)取小球做平抛运动的时间为单位时间，用 m

15、A、mB 和图 中字母表示碰撞前的总动量 p1_，碰撞后的总动,量 p2_.,mAOP,mBOMmAON,图 S78,A 球碰后反弹回去，在轨道上运 动的过程中，要克服摩擦力做功而消耗机械能，它再次运动到 斜槽末端时，速度较碰撞后小，因此(mBOMmAON)比 mAOP 要大,(3)将表中数据代入发现 p1_(填“大于”、“等于” 或“小于”)p2，其主要原因是：_ _ _ _.,小于,1(2009 年四川卷)气垫导轨(如图 S79 甲)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验证动量守恒定律，在水平气垫导轨 上放置两个质量均为 a 的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打,图 S79,图 S79 乙为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸 带上以同间距的 6 个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量 出其长度 s1、s2和