高三物理復(fù)習(xí)試驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

1、高三物理復(fù)習(xí)：實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律知識(shí)梳理 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒 實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，質(zhì)量較大的 A球從斜槽上滾下，與放在斜槽前邊小支柱上另一質(zhì)量較小的B球發(fā)生碰撞，碰撞后各自做平拋運(yùn)動(dòng)，由于兩球下落的高度相同，故它們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等， 用小球飛行時(shí)間作時(shí)間單位，則小球飛出時(shí)的水平速度在數(shù)值上就可用它飛行的水平距離代 替。因此，只要測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2和不放被碰小球時(shí)入射小球在空中飛行的水平距離OP,以及入射小球與被碰小球碰撞后在空中飛行的水平距離OM和ON,然后比較 miOP與miOM+mzON,在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，就驗(yàn)證了兩小球碰撞前后總動(dòng)量守恒。實(shí)驗(yàn)器材斜槽，重垂線

2、，大小相等而質(zhì)量不等的小球兩個(gè)，白紙，復(fù)寫紙，刻度尺，圓規(guī)，三角 板，天平，游標(biāo)卡尺。實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量 m1、m2(mim2)。(2)如圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，并使斜槽末端的切線水平，調(diào)節(jié)小 支柱的高度，使入射小球與被碰小球在同一高度。A(3)在水平地面上鋪上白紙，且在白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下重垂線所指位置(4)不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由落下，重復(fù)能上的圓把所有的小球點(diǎn)圈在里面，圓心P就是入射小球不碰時(shí)的落點(diǎn)。(5)把被碰小球放在小支柱上，讓入射小球從同一高度自由滾下，重復(fù)(4)方法，將碰后兩球的落點(diǎn)位置M、N標(biāo)出，如圖所示。O。10次

3、，用盡可10次。用步驟(6)連接ON,且取OO=2r(r為小球半徑)。測(cè)量線段OP、OM、ON的長度，用m10P與m1OM +m2ON比較，從而驗(yàn)證結(jié)論。注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)中必須保持斜槽末端水平。(2)小球每次必須從同一高度無初速滑下，并且要高度適當(dāng)，使其以適當(dāng)?shù)乃剿俣冗\(yùn) 動(dòng)，從而減小誤差。(3)入射球應(yīng)選質(zhì)量大的，被碰球應(yīng)選質(zhì)量小的。(4)測(cè)兩球各段水平距離時(shí)，要明確各自球心的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。(5)實(shí)驗(yàn)中斜槽和白紙的位置不能動(dòng)。典例精析例1某同學(xué)用圖甲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無初速滾下，落到位

4、 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玩初速滾下，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，圖甲中O點(diǎn)是水平槽末端 R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)。甲B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊。記錄紙(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為 cm。(2)在下列選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量。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球直徑D.

5、測(cè)量A球或B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E.測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度解析 (1)圖(乙)中畫出了 B球的10個(gè)落點(diǎn)位置，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)取平均位置，方法是： 用最小的圓將所有點(diǎn)圈在里面，圓心位置即為落點(diǎn)平均位置，找準(zhǔn)平均位置，讀數(shù)時(shí)應(yīng)在刻 度尺的最小刻度尺的最小刻度后面再估讀一位。(2)本實(shí)驗(yàn)的裝置將教材上的實(shí)驗(yàn)裝置作了微小變化，把放被小球的支座去掉，而把被 碰小球放在靠近槽末端的地方，使得被碰小球B與入射小球A都從O點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)，且兩球平拋時(shí)間相同，以平拋時(shí)間為時(shí)間單位，則平拋的水平距離在數(shù)值上等于平拋初速度， 設(shè)A未碰B時(shí)平拋的水平位移為 Sa, A、B相碰后，A、B兩球的水平位移分別為 S

6、a, sb, A、B質(zhì)量分別為mA、mB,則碰前A的動(dòng)量可寫成mASA,碰后A、B總動(dòng)量為mASA+mBSB，要驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒，即驗(yàn)證以上兩動(dòng)量是否相等，所以該實(shí)驗(yàn)應(yīng)測(cè)量的物理量有：mA、mB、Sa、Sa、Sb。答案為：（1） 64.7cm （從 64.2cm 到 65.2cm 都正確）（2） ABD例2某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車 A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止在前言的小車B相碰并粘合在一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的裝置如圖甲所示，在小車 A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻 率為50Hz,長木板下墊著薄木片用以平衡摩擦力。（1）若已得到打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)超始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選 段來計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選 段來計(jì)算A和B碰后的共同速度（以上 兩格填“ AB”或 BC或 CD”或 DET）。ABC_D E 二&旬 -4-1050由一0呢也95乙（2）已測(cè)得小車 A的質(zhì)量mi=0.40kg,小車B的質(zhì)量m2=0.20kg,由以上測(cè)量結(jié)果可得： 碰前總動(dòng)量 =kg - m/s ,碰后總動(dòng)量 =kg - m/s。解析 觀察紙帶，選取碰前、碰后做勻速運(yùn)動(dòng)的BC段和DE段求出碰前、碰后的速度，再利用質(zhì)量數(shù)據(jù)便可求出碰前、碰后的總動(dòng)量。答案：（1） BC DE （2） 0.42 0.417