實(shí)驗(yàn)十五　驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 (2)

1、實(shí)驗(yàn)十五驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律考綱解讀 1.會用實(shí)驗(yàn)裝置測速度或用其他物理量表示物體的速度大小.2.驗(yàn)證在系統(tǒng)不受外力的作用下，系統(tǒng)內(nèi)物體相互作用時(shí)總動(dòng)量守恒基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前、后物體的速度v、v，算出碰撞前的動(dòng)量pm1v1m2v2及碰撞后的動(dòng)量pm1v1m2v2，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒2實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫紙、白紙等3實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏?2)按照實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平(3)白紙?jiān)谙?，?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好記下重垂線所指的位置O.(4)不放被撞小球，讓入射小

2、球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N.如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示(6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度將測量數(shù)據(jù)填入表中最后代入m1m1m2，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立(7)整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量守恒規(guī)律方法總結(jié)1數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證表達(dá)式：m1v1m2v2m1v1m2v22注意事項(xiàng)(1)前提條件保證碰

3、撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿這條直線運(yùn)動(dòng)(2)利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m1m2，防止碰后m1被反彈備課筆記考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作例1某同學(xué)用如圖1所示裝置通過半徑相同的A、B兩球(mAmB)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次圖1中O點(diǎn)是水平槽末端R在記

4、錄紙上的垂直投影點(diǎn)B球落點(diǎn)痕跡如圖2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)對齊圖1圖2(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取_ cm.(2)在以下選項(xiàng)中，本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行測量的有_(填選項(xiàng)號)A水平槽上未放B球時(shí)，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離BA球與B球碰撞后，測量A球及B球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C測量A球或B球的直徑D測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E測量水平槽面相對于O點(diǎn)的高度(3)實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于入射球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對實(shí)驗(yàn)影響的說法中正確的是()A釋放點(diǎn)越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小B釋放點(diǎn)越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差

5、越小，兩球速度的測量越準(zhǔn)確C釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動(dòng)量之差越小，誤差越小D釋放點(diǎn)越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道對被碰小球的阻力越小解?1)用一盡可能小的圓把小球落點(diǎn)圈在里面，可知圓心的位置是65.7 cm，這也是小球落點(diǎn)的平均位置(2)本實(shí)驗(yàn)中要測量的數(shù)據(jù)有：兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2，三個(gè)落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x1、x2、x3，所以應(yīng)選A、B、D.(3)入射球的釋放點(diǎn)越高，入射球碰前速度越大，相碰時(shí)內(nèi)力越大，阻力的影響相對越小，可以較好的滿足動(dòng)量守恒的條件，也有利于減小測量水平位移時(shí)的相對誤差，從而使實(shí)驗(yàn)的誤差減小，選項(xiàng)C正確答案(1)65.7(2)ABD

6、(3)C變式題組1實(shí)驗(yàn)操作某同學(xué)用如圖3所示的裝置來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律圖中PQ為斜槽，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，留下痕跡關(guān)于小球落點(diǎn)的下列說法中正確的是()圖3A如果小球每一次都從同一點(diǎn)無初速釋放，重復(fù)幾次的落點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是重合的B由于偶然因素存在，重復(fù)操作時(shí)小球的落點(diǎn)不重合是正常的，但落點(diǎn)應(yīng)當(dāng)比較密集C測定B點(diǎn)位置時(shí)，如果重復(fù)10次的落點(diǎn)分別為B1、B2、B3、B10，則OB應(yīng)取OB1、OB2、OB3OB10的平均值，即OBD用半徑盡量小的圓把B1、B2、B3B10圈住，這個(gè)圓的圓心就是入射球落點(diǎn)的平均位置B答案BD解析重復(fù)操作時(shí)小球

7、的落點(diǎn)不會全重合，但距離應(yīng)較近確定落點(diǎn)位置的方法是畫最小的圓圈定落點(diǎn)，圓心作為落點(diǎn)位置2實(shí)驗(yàn)原理和操作如圖4所示為實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖圖4(1)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則()Am1m2，r1r2 Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2.按照如圖9所示，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)的切線水平，將一斜面BC連接在斜槽末端先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置將小球m2放在斜槽末端點(diǎn)B處，讓小球m1從斜槽頂端A處滾下，使它們發(fā)生碰撞，記下小球m1和小球m2在斜面上

8、的落點(diǎn)位置用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下的小球在斜面上的幾個(gè)落點(diǎn)位置，到B點(diǎn)的距離分別為LD、LE、LF.根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：(1)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)是圖中的_點(diǎn)，m2的落點(diǎn)是圖中的_點(diǎn)(2)用測得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式_，則說明碰撞中動(dòng)量是守恒的(3)用測得的物理量來表示，只要再滿足關(guān)系式_，則說明兩小球的碰撞是彈性碰撞答案(1)DF(2)m1mm2(3)m1LEm1LDm2LF解析(1)小球的落點(diǎn)位置跟平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小有關(guān)，碰后，小球m1的速度較小，m2的速度較大，所以m1的落點(diǎn)是圖中的D點(diǎn)，m2的落點(diǎn)

9、是圖中的F點(diǎn)(2)設(shè)碰前小球m1的速度為v0，碰撞后，m1的速度為v1，m2的速度為v2，若碰撞中動(dòng)量是守恒的，它們應(yīng)該滿足關(guān)系式m1v0m1v1m2v2；設(shè)斜面傾角為，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有tan ，所以vt，而t ，所以v .本題中，要驗(yàn)證m1v0m1v1m2v2成立，只需要驗(yàn)證m1m1m2成立(3)要驗(yàn)證兩個(gè)小球的碰撞是彈性碰撞，只需再驗(yàn)證m1vm1vm2v成立而平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的初速度v ，所以v2L，故需要再滿足關(guān)系式m1LEm1LDm2LF.6實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(探究碰撞中的不變量)，某同學(xué)選取了兩個(gè)材質(zhì)相同、體積不等的立方體滑塊A和B，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：步驟1：在A、B的相撞

10、面分別裝上橡皮泥，以便二者相撞以后能夠立刻結(jié)為整體；步驟2：安裝好實(shí)驗(yàn)裝置如圖10，鋁質(zhì)軌道槽的左端是傾斜槽，右端是長直水平槽傾斜槽和水平槽由一小段弧連接，軌道槽被固定在水平桌面上，在軌道槽的側(cè)面與軌道等高且適當(dāng)遠(yuǎn)處裝一臺數(shù)碼頻閃照相機(jī)；圖10步驟3：讓滑塊B靜置于水平槽的某處，滑塊A從斜槽某處由靜止釋放，同時(shí)開始頻閃拍攝，直到A、B停止運(yùn)動(dòng)，得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片；步驟4：多次重復(fù)步驟3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出來，將刻度尺緊靠照片放置，如圖11所示(1)由圖分析可知，滑塊A與滑塊B碰撞發(fā)生的位置_圖11在P5、P6之間在P6處在P6、P7之間(2)為了探究碰撞中動(dòng)量是

11、否守恒，需要直接測量或讀取的物理量是_A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1和m2滑塊A釋放時(shí)距桌面的高度頻閃照相的周期照片尺寸和實(shí)際尺寸的比例照片上測得的s45、s56和s67、s78照片上測得的s34、s45、s56和s67、s78、s89滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)寫出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式_(3)請你寫出一條有利于提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)原理的建議：_，答案(1)(2)m1(s452s56s34)(m1m2)(2s67s78s89)(3)將軌道的一端墊起少許，平衡摩擦力，使得滑塊碰撞前后都做勻速運(yùn)動(dòng)(其他合理答案也可)解析(1)由圖可知s123.00 cm，s232.80 cm，s342.60 cm，s452.40 cm，s562.20 cm，s671.60 cm，s781.40 cm，s891.20 cm.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知A、B相撞的位置在P6處(2)為了探究A、B相撞前后動(dòng)量是否守恒，就要得到碰撞前后的動(dòng)量，所以要測量A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1、m2和碰撞