驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)幻燈片課件

實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 1 證明碰撞過程中動(dòng)量守恒 即m1V1 m1V1 m2V2 用兩個(gè)大小相同但質(zhì)量不等的小球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 小球A以初速度V1去碰靜止的小球B 碰撞后小球A的速度為V1 小球B的速度為V2 一 實(shí)驗(yàn)原理 保證 水平 和 正碰 及正確測(cè)量三個(gè)落點(diǎn)的相對(duì)位置P M N是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵 本實(shí)驗(yàn)中較巧妙地借助平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 將速度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)水平位移的測(cè)量 驗(yàn)證表達(dá)式 m1 OP m1 OM m2O N 2 二 實(shí)驗(yàn)器材 斜槽 兩個(gè)大小相等 質(zhì)量不同的小球 重錘線 復(fù)寫紙 白紙 游標(biāo)卡尺 圓規(guī)等 天平刻度尺 m1 OP m1 OM m2O N 3 四 實(shí)驗(yàn)操作1 用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1 m2 選質(zhì)量大的作為入射球m1 2 按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置 使斜槽的末端 把被碰球放在斜槽前的支柱上 調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩球處于 3 在地上鋪一張白紙 白紙上鋪放復(fù)寫紙 當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí) 便在白紙上留下了小球落地的痕跡 4 在白紙上記下重垂線所指的位置O OO 的距離即為小球直徑d 切線水平 同一高度 4 5 先不放上被碰小球 讓入射小球從斜槽上同一高度滾下 重復(fù)5次 用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面 圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置 5 7 過O N在紙上作直線 取OO d O 即為被碰球被碰時(shí)球心投影位置 6 把被碰小球B放在支柱上 讓入射小球A從同一高度滾下 使它們發(fā)生正碰 重復(fù)3 5次 仿步驟5 求出入射小球A的平均落點(diǎn)M和被碰小球B的平均落點(diǎn)N 6 8 用刻度尺量OM OP O N的長(zhǎng)度 把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的 速度數(shù)值 代入表達(dá)式看是否成立 9 整理實(shí)驗(yàn)器材 放回原處 驗(yàn)證的表達(dá)式 mAOP mAOM mBO N 7 主要測(cè)量的物理量 a 用天平測(cè)兩球質(zhì)量m1 m2b 用游標(biāo)卡尺測(cè)小球的直徑d c 水平射程 OP OM O N 8 斜槽末端切線要水平 每次小球下滑要從同一高度處由靜止開始 要保證對(duì)心碰撞 球心等高或在同一水平線上 小球的諸多落點(diǎn)要用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)都圈在里面 該小圓的圓心即為小球的平均落點(diǎn) 入射小球的質(zhì)量mA和被碰小球的質(zhì)量mB的大小關(guān)系是mA mB 注意 實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)桌 斜槽 記錄的白紙的位置要始終保持不變 五 注意事項(xiàng) 9 驗(yàn)證的表達(dá)式 mAOP mAOM mBON 粗略證明 10 六 誤差分析實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)碰撞后系統(tǒng) m1 m2 水平方向的總動(dòng)量小于碰撞前系統(tǒng)水平方向的總動(dòng)量 誤差主要來源于 1 難做到準(zhǔn)確的正碰 則誤差較大 斜槽末端若不水平 則得不到準(zhǔn)確的平拋運(yùn)動(dòng)而造成誤差 2 O O P M N各點(diǎn)定位不準(zhǔn)確 測(cè)量和作圖有偏差 11 訓(xùn)練 1 在做碰撞中的動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)時(shí) 不需要測(cè)量的物理量有 A 入射小球和被碰小球的質(zhì)量B 入射小球和被碰小球的直徑C 斜槽軌道的末端距地面的高度D 入射球滾下到拋出時(shí)的高度差E 入射球未碰撞時(shí)飛出的水平距離F 入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離 CD 12 2 在做碰撞實(shí)驗(yàn)中必須 斜槽軌道必須光滑 斜槽軌道末端的切線必須水平 入射球每次都要從同一高度由靜止落下 碰撞的瞬間 入射球與被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行 BCD 13 3 在本實(shí)驗(yàn)中 入射球每次滾下都應(yīng)從斜槽上的同一位置無初速釋放 這是為了使 A 小球每次都能水平飛出槽口B 小球每次都以相同的速度飛出槽口C 小球在空中飛行的時(shí)間不變D 小球每次都能對(duì)心碰撞 B 14 4 在本實(shí)驗(yàn)中 安裝斜槽軌道時(shí) 應(yīng)讓斜槽末端點(diǎn)的切線保持水平 這樣做的目的是為了使A 入射球得到較大的速度B 入射球與被碰小球?qū)π呐鲎埠蟮乃俣葹樗椒较駽 入射球與被碰球碰撞時(shí)動(dòng)能無損失D 入射球與被碰球碰后均能從同一高度飛出 B 15 5 某同學(xué)用圖所示裝置通過半徑相同的A B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 圖中PQ是斜槽 QR為水平槽 實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下 落到位于水平地面的記錄紙上 留下痕跡 重復(fù)上述操作10次 得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡 再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方 讓A球仍從位置G由靜止開始滾下 和B球碰撞后 A B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡 重復(fù)這種操作10次 O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn) B球落點(diǎn)痕跡如圖所示 其中米尺水平放置 且平行于G R O所在的平面 米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊 16 1 碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為 cm 2 在以下選項(xiàng)中 哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量 填選項(xiàng)號(hào) A 水平槽上未放B球時(shí) 測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B A球與B球碰撞后 測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C 測(cè)量A球或B球的直徑D 測(cè)量A球與B球的質(zhì)量 或兩球質(zhì)量之比 E 測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度 64 7 64 2cm 65 2cm ABD 17 6 入射球m1碰撞前的速度以及被碰球m2碰撞后的速度可用其運(yùn)動(dòng)的水平位移來表示 圖中M N P是小球的落點(diǎn) 下列說法中正確的是A O 是被碰球在碰撞前其球心在紙上的垂直投影B O是碰撞前入射球的球心在紙上的垂直投影C 被碰球碰撞后的動(dòng)量可表示為D 入射球碰撞前的動(dòng)量可表示為 ABC 18 7 2011 北京理綜 如圖 用 碰撞實(shí)驗(yàn)器 可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系 1 實(shí)驗(yàn)中 直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以通過僅測(cè)量 填選項(xiàng)前的符號(hào) 間接地解決這個(gè)問題 A 小球開始釋放高度hB 小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC 小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 C 19 2 圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影 實(shí)驗(yàn)時(shí) 先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放 找到其平均落地點(diǎn)的位置P 測(cè)量平拋射程OP 然后 把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分 再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放 與小球m2相碰 并多次重復(fù) 接下來要完成的必要步驟是 填選項(xiàng)前的符號(hào) A 用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1 m2B 測(cè)量小球m1開始釋放高度hC 測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD 分別找到m1 m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M NE 測(cè)量平拋射程OM ON ADE 3 若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒 其表達(dá)式可表示為 用 2 中測(cè)量的量表示 若碰撞是彈性碰撞 那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為 用 2 中測(cè)量的量表示 4 經(jīng)測(cè)定 m1 45 0g m2 7 5g 小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖所示 碰撞前 后m1的動(dòng)量分別為p1與p1 則p1 p1 11 若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2 則p1 p2 11 14 2 9 1 76 8 8 某同學(xué)用如右圖所示裝置來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 讓質(zhì)量為m1的小球從斜糟某處由靜止開始滾下 與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞 1 實(shí)驗(yàn)中必須要求的條件是 A 斜槽必須是光滑的B 斜槽末端的切線必須水平C m1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度D m1每次必須從同一高度處滾下 2 實(shí)驗(yàn)中必須測(cè)量的物理量是 A 小球的質(zhì)量m1和m2B 小球起始高度hC 小球半徑R1和R2D 小球起飛的時(shí)間tE 桌面離地面的高度HF 小球飛出的水平距離s BCD AF 在小車A的后面連著紙帶 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz 長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力 1 若已得到打點(diǎn)紙帶如圖51 12所示 并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 在圖上標(biāo)出A為運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn) 則應(yīng)選 段來計(jì)算A碰前的速度 應(yīng)選 段來計(jì)算A和B碰后的共同速度 BC DE 9 24 0 420 0 417 25 10 2010 泰州模擬 某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 的實(shí)驗(yàn) 氣墊導(dǎo)軌裝置如圖13 1 4 a 所示 所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌 滑塊 彈射架等組成 在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔 向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣 空氣會(huì)從小孔中噴出 使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上 這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差 26 1 下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟 安裝好氣墊導(dǎo)軌 調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕 使導(dǎo)軌水平 向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè) 將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端 調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度 直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí) 紙帶始終在水平方向 使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩 把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間 先 然后 讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng) 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 放開滑塊1 27 取下紙帶 重復(fù)步驟 選出理想的紙帶如圖 b 所示 測(cè)得滑塊1的質(zhì)量310g 滑塊2 包括橡皮泥 的質(zhì)量為205g 2 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0 02s打一個(gè)點(diǎn) 計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為 kg m s 兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為 kg m s 保留三位有效數(shù)字 3 試說明 2 中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是 0 620 0 618 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦 28 29 11 彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn) O點(diǎn)正下方桌子的邊沿有一豎直立柱 實(shí)驗(yàn)時(shí) 調(diào)節(jié)懸點(diǎn) 使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2接觸且兩球等高 將球1拉到A點(diǎn) 并使之靜止 同時(shí)把球2放在立柱上 釋放球1 當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對(duì)心碰撞 碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點(diǎn) 球2落到水平地面上的C點(diǎn) 測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1 2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒 現(xiàn)已測(cè)出A點(diǎn)離水平桌面的距離為a B點(diǎn)離水平桌面的距離為b C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c 此外 1 還需要測(cè)量的量是 和 2 根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù) 該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為 忽略小球的大小 1 彈性球1 2的質(zhì)量m1 m2立柱高h(yuǎn)桌面高H 30 31 12 如圖所示 在實(shí)驗(yàn)室用兩端帶有豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和有固定擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A和B做 探究碰撞中的守恒量 的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)步驟如下 把兩滑塊A和B緊貼在一起 在A上放質(zhì)量為m的砝碼 置于導(dǎo)軌上 用電動(dòng)卡銷卡住A和B 在A和B的固定擋板間放入一輕彈簧 使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài) 32 按下電鈕使電動(dòng)卡銷放開 同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)記錄兩滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間的電子計(jì)時(shí)器 當(dāng)A和B與固定擋板C和D碰撞的同時(shí) 電子計(jì)時(shí)器自動(dòng)停表 記下A至C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1 B至D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2 重復(fù)幾次 取t1和t2的平均值 1 在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注意 2 應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)還有 3 只要關(guān)系式成立 即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和 使氣墊導(dǎo)軌水平 滑塊A的左端到擋板C的距離s1 和滑塊B的右端到擋板D的距離s2 33 13 如圖1所示 質(zhì)量為M的楔形物體靜止在光滑的水平地面上 其斜面光滑且足夠長(zhǎng) 與水平方向的夾角為 一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端沿斜面向上以初速度v0開始運(yùn)動(dòng) 當(dāng)小物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí) 速度大小為v 距地面高度為h 則下列關(guān)系式中正確的是 BD 34 14 質(zhì)量m1 0 3kg的小車靜止在光滑的水平面上 車長(zhǎng)L 1 5m 現(xiàn)有質(zhì)量m2 0 2kg可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊 以水平向右的速度v0 2m s從左端滑上小車 最后在車面上某處與小車保持相對(duì)靜止 物塊與車面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 取g 10m s2 求 1 物塊在車面上滑行的時(shí)間t 2 要使物塊不從小車右端滑出 物塊滑上小車左端的速度v0 不超過多少 35 15 如圖5所示 光滑的水平地面上有一質(zhì)量為M 3kg的木板 其左端放有一可看成質(zhì)點(diǎn) 質(zhì)量m 1kg的重物 右方有一豎直的墻 重物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 5 使木板與重物以共同的速度v0 6m s向右運(yùn)動(dòng) 某時(shí)刻木板與墻發(fā)生碰撞 經(jīng) t 0 1s木板以v1 4m s的速度返回 重力加速度為g 10m s2 求 1 墻壁對(duì)木板的平均作用力的大小 2 板與墻作用時(shí)間很短 忽略碰撞過程中重物的速度變化 若重物不從木板上掉下來 則木板的最小長(zhǎng)度為多少 36 16 如圖1所示 半徑和動(dòng)能都相等的兩個(gè)小球相向而行 甲球質(zhì)量m甲大于乙球質(zhì)量m乙 水平面是光滑的 兩球做對(duì)心碰撞以后的運(yùn)動(dòng)情況可能是下列哪些情況 A 甲球速度為零 乙球速度不為零B 兩球速度都不為零C 乙球速度為零 甲球速度不為零D 兩球都以各自原來的速率反向運(yùn)動(dòng) AB 37 17 質(zhì)量為M的物塊以速度v運(yùn)動(dòng) 與質(zhì)量為m的靜止物塊發(fā)生正碰 碰撞后二者的動(dòng)量正好相等 二者質(zhì)量之比可能為 A 6B 3C 4D 5 B 38 18 靜止在光滑水平面上的物體 受到水平拉力F的作用 拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖2所示 則下列說法中正確的是 A 0 4s內(nèi)物體的位移為零B 0 4s內(nèi)拉力對(duì)物體做功為零C 4s末物體的動(dòng)量為零D 0 4s內(nèi)拉力對(duì)物體沖量為零 CD 39 19 多選 下面關(guān)于物體動(dòng)量和沖量的說法正確的是 A 物體所受合外力沖量越大 它的動(dòng)量也越大B 物體所受合外力沖量不為零 它的動(dòng)量一定要改變C 物體動(dòng)量增量的方向 就是它所受沖量的方向D 物體所受合外力越大 它的動(dòng)量變化就越快 BCD 40 20 如圖5所示 在光滑水平面上靜止放著兩個(gè)相互接觸的木塊A B 質(zhì)量分別為m1和m2 今有一子彈水平穿過兩木塊 設(shè)子彈穿過木塊A B的時(shí)間分別為t1和t2 木塊對(duì)子彈的阻力恒為Ff 則子彈穿過兩木塊后 木塊A的速度大小是 B 41 21 排球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)同學(xué)們喜歡的體育運(yùn)動(dòng) 為了了解排球的某些性能 某同學(xué)讓排球從距地面高h(yuǎn)1 1 8m處自由落下 測(cè)出該排球從開始下落到第一次反彈到最高點(diǎn)所用時(shí)間為t 1 4s 第一次反彈的高度為h2 1 25m 已知排球的質(zhì)量為m 0 5kg g取10m s2 不計(jì)空氣阻力 求 1 排球與地面的作用時(shí)間 2 排球?qū)Φ孛娴钠骄饔昧Φ拇笮?42 22 多選 如圖1所示 A B兩木塊緊靠在一起且靜止于光滑水平面上 木塊C以一定的初速度v0從A的左端開始向右滑行 最后停在B木塊的右端 對(duì)此過程 下列敘述正確的是 A 當(dāng)C在A上滑行時(shí) A C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B 當(dāng)C在B上滑行時(shí) B C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒C 無論