驗(yàn)證動量守恒定律的幾種方案

1、驗(yàn)證動量守恒定律的幾種方案一、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，找出碰撞前的動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前后動量是否守恒二、具體方案方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時裝置測出兩滑塊各種情況下(改變滑塊的質(zhì)量改變滑塊的初速度大小和方向)碰撞前后的速度(4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動量守恒例：氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動可視為沒有摩擦.我們可以用帶豎直擋

2、板c和d的氣墊導(dǎo)軌和滑塊a和b驗(yàn)證動量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下:a.用天平分別測出滑塊a、b的質(zhì)量ma、mb;b.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平;c.在a和b間放入一個被壓縮的輕彈簧,用電動卡銷鎖定,靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上;d.用刻度尺測出a的左端至c板的距離l1;e.按下電鈕放開卡銷,同時分別記錄滑塊a、b運(yùn)動時間的計(jì)時器開始工作,當(dāng)a、b滑塊分別碰撞c、d擋板時計(jì)時結(jié)束,記下a、b分別到達(dá)c、d的運(yùn)動時間t1和t2.（1）實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測量的物理量及其符號是 .（2）利用上述測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證動量守恒定律的表達(dá)式是 ,上式中算得的a、b兩滑塊的動量大小并不完全相等,產(chǎn)生誤差

3、的原因有 （至少答出兩點(diǎn)）.答案 a、b兩滑塊被壓縮的彈簧彈開后,在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動時可視為勻速運(yùn)動,因此只要測出a與c的距離l1,b與d的距離l2及a到c,b到d的時間t1和t2.測出兩滑塊的質(zhì)量,就可以用ma=mb驗(yàn)證動量是否守恒.（1）實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測量的物理量為b與d的距離,符號為l2.（2）驗(yàn)證動量守恒定律的表達(dá)式是ma=mb,產(chǎn)生誤差的原因:l1、l2、ma、mb的數(shù)據(jù)測量誤差.沒有考慮彈簧推動滑塊的加速過程.滑塊并不是標(biāo)準(zhǔn)的勻速直線運(yùn)動,滑塊與導(dǎo)軌間有少許摩擦力.方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2.(2)安裝：把兩個等大小球用

4、等長懸線懸掛起來(3)實(shí)驗(yàn)：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰(4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度(5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)(6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動量守恒例：用如圖所示裝置來驗(yàn)證動量守恒定律，質(zhì)量為的鋼球b放在小支柱n上，球心離地面高度為h；質(zhì)量為的鋼球a用細(xì)線拴好懸掛于o點(diǎn)，當(dāng)細(xì)線被拉直時o點(diǎn)到球心的距離為l，且細(xì)線與豎直線之間夾角;球a由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時恰與球b發(fā)生正碰，碰撞后，a球把輕質(zhì)指示針c推移到與豎直夾角為處，b球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫紙的白紙d,用來記錄球

5、b的落點(diǎn)(1)用圖中所示各個物理量的符號表示碰撞前后兩球a、b的動量（設(shè)兩球a、b碰前的動量分別為、；碰后動量分別為、)，則= ; = ; = ; = 。(2)請你提供兩條提高實(shí)驗(yàn)精度的建議： 。方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn) (1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量(2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車a運(yùn)動，小車b靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動(4)測速度：通過紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時間由v算出速度(5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)(6)

6、驗(yàn)證：一維碰撞中的動量守恒例：某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個用電磁打點(diǎn)計(jì)時器驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn):在小車a的前端粘有橡皮泥,推動小車a使之做勻速運(yùn)動,然后與原來靜止在前方的小車b相碰并粘合成一體,繼續(xù)做勻速運(yùn)動.他設(shè)計(jì)的裝置如圖（a）所示.在小車a后連著紙帶,電磁打點(diǎn)計(jì)時器所用電源頻率為50 hz,長木板下墊著小木片以平衡摩擦力.（1）若已測得打點(diǎn)紙帶如圖（b）所示,并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距（已標(biāo)在圖示上）.a為運(yùn)動的起點(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（以上兩空選填“ab”或“bc”或“cd”或“de”）.（2）已測得小車a的質(zhì)量m1=0.4 kg,小車b的質(zhì)量為m2=0.2

7、 kg,則碰前兩小車的總動量為 kg·m/s,碰后兩小車的總動量為 kg·m/s.答案 （1）bc de （2）0.420 0.417方法四：利用斜槽上滾下的小球驗(yàn)證動量守恒定律(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∏驁D1(2)按照圖1所示安裝實(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)的平均位置圖2(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

8、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.如圖2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)誤差范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動量守恒例(2011·北京理綜·21(2)如圖4，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系圖4實(shí)驗(yàn)中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量_(填選項(xiàng)前的符號)，間接地解決這個問題a小球開始釋放高度hb小球拋出點(diǎn)

9、距地面的高度hc小球做平拋運(yùn)動的射程圖中o點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影實(shí)驗(yàn)時，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)a用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2b測量小球m1開始釋放的高度hc測量拋出點(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測量平拋射程om、on若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為_(用中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為_(用中測量的量表示)經(jīng)測定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點(diǎn)的平均位置距o點(diǎn)的距離如圖5所示碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1，則p1p1_11；若碰撞結(jié)束時m2的動量為p2，則p1p211_.圖5實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，碰撞前、后總動量的比值為_有同學(xué)認(rèn)為，在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個小球的材質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運(yùn)動的射程增大，請你用中已知的數(shù)據(jù)，分析和計(jì)算出被碰小球m2平拋運(yùn)動射程on的最大值為_cm.三、注意事項(xiàng)1前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”2方案提醒(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平(2)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放