實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律第1頁(yè)/共25頁(yè)實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)探究：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1.基礎(chǔ)知識(shí)2.典例剖析3.跟蹤訓(xùn)練4.真題演練第2頁(yè)/共25頁(yè)一、基礎(chǔ)知識(shí)1.基礎(chǔ)知識(shí)第3頁(yè)/共25頁(yè)1．實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測(cè)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(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒．2．實(shí)驗(yàn)器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等．方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等．方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥．方案四：斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫(xiě)紙、白紙等．第4頁(yè)/共25頁(yè)3．實(shí)驗(yàn)步驟方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)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(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量．②改變滑塊的初速度大小和方向)．(4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒．第5頁(yè)/共25頁(yè)方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2.(2)安裝：把兩個(gè)等大小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(lái)．(3)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰．(4)測(cè)速度：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)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(dòng)量守恒．第6頁(yè)/共25頁(yè)方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車的質(zhì)量．(2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)，小車B靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動(dòng)．(4)測(cè)速度：通過(guò)紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時(shí)間由v＝Δx/Δt算出速度．(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(dòng)量守恒．第7頁(yè)/共25頁(yè)方案四：利用斜槽上滾下的小球驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(如圖所示)(1)測(cè)質(zhì)量:用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏?(2)安裝:按照?qǐng)D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)鋪紙：白紙?jiān)谙?，?fù)寫(xiě)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)放球找點(diǎn)：不放被撞小球,每次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(huà)盡量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.第8頁(yè)/共25頁(yè)(5)碰撞找點(diǎn)：把被撞小球放在斜槽末端，每次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.如圖所示．(6)驗(yàn)證：連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度．將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．(7)結(jié)束：整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處.第9頁(yè)/共25頁(yè)4.數(shù)據(jù)處理第10頁(yè)/共25頁(yè)5.注意事項(xiàng)第11頁(yè)/共25頁(yè)二、典例剖析2.典例剖析第12頁(yè)/共25頁(yè)熱點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理與操作

1.實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測(cè)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(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量

p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒．2.實(shí)驗(yàn)方案方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等．第13頁(yè)/共25頁(yè)方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等．方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥方案四：斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫(xiě)紙、白紙等．第14頁(yè)/共25頁(yè)【典例1】

某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn),氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示,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,壓縮空氣會(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．點(diǎn)擊右框內(nèi)容放大第15頁(yè)/共25頁(yè)(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，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)___________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)_______kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)．(3)試說(shuō)明(2)問(wèn)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是:_________________________________.0.6200.618(1)分清紙帶上所打的點(diǎn)的意思不同.哪段反映滑塊碰前勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程?哪段反映碰撞過(guò)程?哪段反映碰后滑塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程?再根據(jù)公式計(jì)算滑塊的對(duì)應(yīng)速度。審題析疑(2)由于紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔有摩擦,使滑塊在滑動(dòng)過(guò)程中速度減小.從而總動(dòng)量比碰前減小.紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔有摩擦

轉(zhuǎn)解析加速啟動(dòng)碰前勻速狀態(tài)碰后勻速狀態(tài)第16頁(yè)/共25頁(yè)轉(zhuǎn)原題第17頁(yè)/共25頁(yè)注意事項(xiàng)

規(guī)律方法①用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)時(shí)，要利用水平儀確定導(dǎo)軌水平．②用擺球?qū)嶒?yàn)時(shí),兩靜止小球球心應(yīng)在同一水平線上,且剛好接觸,擺線豎直;將小球拉起后,兩條擺線在同一豎直面內(nèi).③用長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)平衡長(zhǎng)木板與滑塊間的摩擦力.④利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意:A.斜槽末端的切線必須水平；B.入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；C.選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；D.實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙位置始終保持不變.第18頁(yè)/共25頁(yè)熱點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】

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(guò)僅測(cè)量________(填選項(xiàng)前的符號(hào)),間接地解決這個(gè)問(wèn)題.A.小球開(kāi)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小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)的高度都相同,下落時(shí)間也相同.則v＝H/t可用平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來(lái)表示.第19頁(yè)/共25頁(yè)本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是m1·OM＋m2·ON＝m1·OP，因此只要測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1和m2以及它們的水平射程OM和ON.而要確定水平射程，應(yīng)先分別確定兩個(gè)小球落地的平均落點(diǎn)

.審題析疑(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(lái)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(kāi)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第20頁(yè)/共25頁(yè)(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)．m1·OM＋m2·ON＝m1·OP

(4)經(jīng)測(cè)定，m1＝45.0

g，m2＝7.5g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如下圖所示．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∶________.審題析疑142.91.01轉(zhuǎn)解析第21頁(yè)/共25頁(yè)轉(zhuǎn)原題第22頁(yè)/共25頁(yè)三、跟蹤訓(xùn)練3.跟蹤訓(xùn)練第23頁(yè)/共25頁(yè)【跟蹤訓(xùn)練】在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，入射球a的質(zhì)量為m1，被碰球b的質(zhì)量為m2，小球的半徑為r，各小球的落地點(diǎn)如圖

所示，下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是(

)．A．入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相等的小球B．讓入射球與被碰球