新教科版第6章實驗探究課8驗證動量守恒定律課件（30張）

實驗探究課8驗證動量守恒定律第六章內(nèi)容索引0102強基礎(chǔ)固本增分研考點精準突破強基礎(chǔ)固本增分一、實驗目的驗證動量守恒定律。二、實驗思路在一維碰撞中,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p=m1v1+m2v2及碰撞后的動量p'=m1v1'+m2v2',看碰撞前后動量是否守恒。[方案一]利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗實驗器材氣墊導軌、數(shù)字計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥、游標卡尺等。進行實驗1.測質(zhì)量:用天平測出滑塊質(zhì)量。2.安裝:正確安裝好氣墊導軌。

作用是減少摩擦力3.實驗:接通電源,利用配套的數(shù)字計時裝置測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)。數(shù)據(jù)記錄分析處理1.滑塊速度的測量:v=

,式中Δx為滑塊擋光片的寬度(儀器說明書上給出,也可直接測量),Δt為數(shù)字計時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門的時間。2.驗證的表達式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。[方案二]利用斜槽滾球驗證動量守恒定律實驗器材斜槽、小球(兩個)、天平、復寫紙、白紙、圓規(guī)、刻度尺等。進行實驗1.測質(zhì)量:用天平測出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球為入射小球。2.安裝:按照如圖甲所示的原理圖安裝實驗裝置,調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平。

保證平拋甲3.鋪紙:白紙在下,復寫紙在上且在適當位置鋪放好。記下鉛垂線所指的位置O。

確定水平運動初始點4.單球找點: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10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心P就是小球落點的平均位置。5.碰撞找點: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,重復實驗10次。用步驟4的方法,標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N,如圖乙所示。改變?nèi)肷湫∏虻尼尫鸥叨?重復實驗。乙數(shù)據(jù)記錄分析處理1.小球水平射程的測量:連接ON,測量線段OP、OM、ON的長度。2.驗證的表達式:m1·lOP=m1·lOM+m2·lON。三、誤差分析1.系統(tǒng)誤差:主要來源于實驗器材及實驗操作等。(1)碰撞是否為一維碰撞。(2)氣墊導軌是否完全水平,入射小球的釋放高度存在差異。2.偶然誤差:主要來源于質(zhì)量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的測量。四、注意事項1.前提條件:碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”。2.方案提醒(1)若利用氣墊導軌進行驗證,給滑塊的初速度應沿著導軌的方向。(2)若利用平拋運動規(guī)律進行驗證,實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。研考點精準突破考點一教材原型實驗典例1.某同學用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律,圖中CQ是斜槽,QR為水平槽,二者平滑相接,調(diào)節(jié)實驗裝置,使小球放在QR上時恰能保持靜止,實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面上的記錄紙上,留下痕跡。重復上述操作10次,得到10個落點痕跡。然后把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痕跡。重復這種操作10次。圖甲中O是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點,P為未放被碰球B時A球的平均落點,M為與B球碰后A球的平均落點,N為被碰球B的平均落點,P、M、N點到O點的距離分別為LOP、LOM、LON。若B球落點痕跡如圖乙所示,其中米尺水平放置,且平行于OP。米尺的零點與O點對齊。(1)入射球A的質(zhì)量mA和被碰球B的質(zhì)量mB的關(guān)系是mA

(選填“>”“<”或“=”)mB。

(2)碰撞后B球的水平射程約為

cm。

(3)若系統(tǒng)動量守恒,則應有關(guān)系式

。(用物理量的符號表示)答案

(1)>

(2)64.7(64.2~65.2均可)

(3)mA·LOP=mA·LOM+mB·LON解析

(1)要使兩球碰后都向右運動,A球質(zhì)量應大于B球質(zhì)量,即mA>mB。(2)將10個點圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心為平均落點,可由米尺測得碰撞后B球的水平射程約為64.7

cm。(3)若動量守恒,需驗證的關(guān)系式為mAvA=mAvA'+mBvB'對點演練1.(2022江西九江一模)用如圖所示的裝置來完成“驗證動量守恒定律”的實驗。實驗中使用的小球1和2半徑相等,用天平測得質(zhì)量分別為m1、m2。在水平木板上鋪一張白紙,白紙上面鋪放復寫紙,記下鉛垂線所指的位置O。先不放小球2,使小球1從斜槽上某一點S由靜止?jié)L下,落到水平木板P點。再把小球2靜置于斜槽軌道末端,重復上述操作,小球1和小球2碰撞后分別落在水平木板上,在白紙上留下各自落點的痕跡。(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的,可以通過測量小球做平拋運動的水平射程來解決這個問題。確定碰撞前后落點的位置P、M、N,用刻度尺測量出水平射程lOP、lOM、lON①本實驗必須滿足的條件是

(選填字母);

A.斜槽軌道必須是光滑的B.斜槽軌道末端必須是水平的C.小球1每次必須從同一位置由靜止釋放②若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式為:lOP=

(用m1、m2、lOM、lON表示);

(2)在上述實驗中換用不同材質(zhì)的小球,其他條件不變,記錄下小球的落點位置。下面三幅圖中,可能正確的是

(選填字母)。

解析

(1)①因小球在斜槽末端的速度與平拋的水平位移成正比,所以斜槽是否光滑對該實驗影響不大,故A錯誤;斜槽末端保持水平,是為了保證它們在水平碰撞后做平拋運動,故B正確;小球1每次必須從同一高度釋放,保證盡可能每次碰撞情況相同,故C正確。比較項lOPlOMlONB10a7a8aC9a7a25a設(shè)單個格子的長度為a,則B、C兩幅圖中,OP、OM、ON的長度分別為

分別代入方程①②可得,B圖正確。

考點二實驗的改進與創(chuàng)新實驗目的的創(chuàng)新1.利用動量守恒、機械能守恒計算彈丸的發(fā)射速度2.考查減小實驗誤差的措施,體會物理知識和物理實驗的實用性、創(chuàng)新性和綜合性實驗器材的創(chuàng)新

1.利用鋁質(zhì)導軌研究完全非彈性碰撞2.利用閃光照相機記錄立方體滑塊碰撞前后的運動規(guī)律,從而確定滑塊碰撞前后的速度3.利用數(shù)字計時器進行斜槽滾球?qū)嶒灥淅?.(2022全國甲卷)利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質(zhì)量為m1的滑塊A與質(zhì)量為m2的靜止滑塊B在水平氣墊導軌上發(fā)生碰撞,碰撞時間極短,比較碰撞后A和B的速度大小v1和v2,進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空:(1)調(diào)節(jié)導軌水平。(2)測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg。要使碰撞后兩滑塊運動方向相反,應選取質(zhì)量為

kg的滑塊作為A。

(3)調(diào)節(jié)B的位置,使得A與B接觸時,A的左端到左邊擋板的距離s1與B的右端到右邊擋板的距離s2相等。(4)使A以一定的初速度沿氣墊導軌運動,并與B碰撞,分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間t1和t2。(5)將B放回到碰撞前的位置,改變A的初速度大小,重復步驟(4)。多次測量的結(jié)果如下表所示。(6)表中的k2=

(保留2位有效數(shù)字)。

解析

本題考查彈性碰撞的驗證以及表格法處理數(shù)據(jù),意在考查實驗能力。(2)要使兩滑塊碰撞后運動方向相反,應使質(zhì)量小的滑塊碰撞質(zhì)量大的滑塊,應選取質(zhì)量為0.304

kg的滑塊作為A。對點演練2.如圖所示,在水平桌面的左端固定一個圓弧槽滑道,滑道的末端與水平桌面相切。桌面的右端附近固定一個光電門。直徑為d、質(zhì)量為m1的小球1從圓弧槽上某處由靜止釋放。下滑到水平桌面向右運動通過光電門與靜止在桌面右邊緣的質(zhì)量為m2的小球2發(fā)生正碰,碰后小球1向左彈回,小球2離開桌面做平拋運動。測出小球1連續(xù)兩次通過光電門的時間分別為t1、t2(光電門與球心等高),桌面離水平地面高度為h,小球2碰后做平拋運動的水平位移為x。(1)若兩球的碰撞為彈性碰撞,則兩球的質(zhì)量大小關(guān)系應滿足m2

(選填“<”“>”或“=”)m1。

(2)改變小球1在圓弧槽上靜止釋放的位置,重復實驗,實驗中測出多組t1、t2與x的數(shù)據(jù)。若要驗證兩小球在碰撞過程中動量守恒,