1、精品文檔實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律過(guò)好雙基關(guān)冋扣礎(chǔ)卻訴 訓(xùn)埠基礎(chǔ)萃耳基本實(shí)驗(yàn)要求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 ，算出碰撞前的動(dòng)量 p =mivi + m2v2及碰撞后的動(dòng)量 p = mivi+ m2v2 ，看碰撞前后動(dòng)量是否相等.2. 實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小球(兩個(gè))、天平、直尺、復(fù)寫紙、白紙、圓規(guī)、重垂線.3. 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 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) 按照如圖1甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置.調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平.圖1(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.不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某

2、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 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.如圖乙所示.連接ON，測(cè)量線段OP、0M、0N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) 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r規(guī)律方法總結(jié)1. 數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證表達(dá)式： mi - OP =

3、 mi - OM + m2 -ON2. 注意事項(xiàng)(1) 斜槽末端的切線必須水平；(2) 入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放;選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；(4) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變研透命題點(diǎn)堀研卒嗎和頁(yè)規(guī) 甘靳實(shí)戰(zhàn)耐融點(diǎn)命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)亠基礎(chǔ)考點(diǎn)自主悟透【例1】如圖2所示，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(

4、2) 圖中0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 0P.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開始釋放高度hC. 測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD. 分別找到mi、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置 M、NE. 測(cè)量平拋射程0M、ON經(jīng)測(cè)定，mi = 45.0 g , m2= 7.5 g,小球落地點(diǎn)的平均位置距 0點(diǎn)的距離如圖3所示 碰撞前 后mi

5、的動(dòng)量分別為pi與pi則pi : pi= : 11;若碰撞結(jié)束時(shí) m2的動(dòng)量為p2，pipi+ p2則pi： p2= ii : 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，碰撞前后總動(dòng)量的比值精品文檔(4)有同學(xué)認(rèn)為，在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個(gè)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(dòng)的射程增大請(qǐng)你用(3)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(dòng)射程 ON的最大值為 cm.答案(i)C (2)ADE (3)i42.9 i.0i (4)76.80解析 小球碰前和碰后的速度都用平拋運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)定，即v =：.而由h = ggt2知，每次豎直高度相等，所以平拋時(shí)間相等，即OPmi-OM ON ” =mip + m2 ，則可

6、得 miOP = mi 0M + m2 ON .故只需測(cè)射程，因而選C.(2)由表達(dá)式知：在OP已知時(shí),需測(cè)量mi、m2、OM和ON，故必要步驟有 A、D、E.(3)pi= mi 平,piOM=mi聯(lián)立可得pi : pi=OP : OM = 44.80 :35.20= i4 : ii, ONp2= m2則 pi: P2 = (mi OtM) : (m2 ON)= ii : 2.9故=/ . /pi + p2mi OPmi OM + m2 ONi.0i(4)其他條件不變，使 ON最大，則mi、m2發(fā)生彈性碰撞，則其動(dòng)量和能量均守恒，可得V22mivomi + m2ONv2= T，OPt故 ON

7、= 2m1 OP = 2X 45.0 X 44.80 cm mi+ m245.0 + 7.576.80 cm.【變式1在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，已有的實(shí)驗(yàn)器材有：斜槽軌道、大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個(gè)、重垂線一條、白紙、復(fù)寫紙、圓規(guī).實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)中小球運(yùn)動(dòng)軌跡及落點(diǎn)的情況簡(jiǎn)圖如圖4所示.試根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求完成下列填空：(1) 實(shí)驗(yàn)前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意 .(2) 實(shí)驗(yàn)中重復(fù)多次讓 a球從斜槽上釋放，應(yīng)特別注意 .(3) 實(shí)驗(yàn)中還缺少的測(cè)量器材有 .(4) 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量是 .(5) 若該碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，則一定有關(guān)系式 成立.答案(1)槽的末端的切線是水平的(2)讓a球從同一高處?kù)o

8、止釋放滾下(3)天平、刻度尺(4) a球的質(zhì)量 ma和b球的質(zhì)量 mb，線段OP、OM和ON的長(zhǎng)度(5) ma OP= ma OM + mb ON解析(1)由于要保證兩球發(fā)生彈性碰撞后做平拋運(yùn)動(dòng)，即初速度沿水平方向，所以必需保證 槽的末端的切線是水平的.(2)由于實(shí)驗(yàn)要重復(fù)進(jìn)行多次以確定同一個(gè)彈性碰撞后兩小球的落點(diǎn)的確切位置，所以每次碰撞前入射球a的速度必須相同，根據(jù) mgh = *m v2可得v，所以每次必須讓 a球從同一高處?kù)o止釋放滾下.要驗(yàn)證maV0= maV1 + mbV2，由于碰撞前后入射球和被碰球從同一高度同時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，故可驗(yàn)證 maV0t= maV1t+ mbV2t,

9、而 V0t= OP, V1t= OM , V2t= ON，故只需驗(yàn)證 ma OP=ma OM + mb ON，所以要測(cè)量a球的質(zhì)量ma和b球的質(zhì)量mb,故需要天平；要測(cè)量?jī)汕蚱?拋時(shí)水平方向的位移即線段OP、OM和ON的長(zhǎng)度，故需要刻度尺.由的解析可知實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量的物理量是a球的質(zhì)量ma和b球的質(zhì)量mb,線段OP、OM和ON的長(zhǎng)度.由的解析可知若該碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，則一定有關(guān)系式ma OP = ma OM + mb ON.命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)方案創(chuàng)新亠能力彎點(diǎn)師主共研創(chuàng)新方案1利用氣墊導(dǎo)軌1. 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))、彈簧片、膠布、撞針、橡皮泥等2. 實(shí)驗(yàn)方法(1) 測(cè)質(zhì)

10、量：用天平測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量(2) 安裝：按圖5安裝并調(diào)好實(shí)驗(yàn)裝置11 廠）2:|叫|:;:單:VAft圖5(3) 實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用光電計(jì)時(shí)器測(cè)出兩滑塊在各種情況下碰撞前、后的速度(例如：改變滑塊的質(zhì)量；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.【例2 (2014新課標(biāo)全國(guó)卷II 35(2)現(xiàn)利用圖6(a)所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律在圖中，氣墊導(dǎo)軌上有 A、B兩個(gè)滑塊，滑塊 A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (圖中未畫出) 的紙帶相連；滑塊 B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計(jì)時(shí)器 (未完全畫出)可 以記錄遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間 吐創(chuàng)4 斗-4JUHl.

11、i.XJi r，1吃1tbj實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊 A的質(zhì)量mi= 0.310 kg,滑塊B的質(zhì)量m2 = 0.108 kg,遮光片的寬度d = 1.00 cm；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f = 50.0 Hz.將光電門固定在滑塊 B的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰.碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為tB = 3.500 ms,碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示.若實(shí)驗(yàn)允許的相對(duì)誤差絕對(duì)值(碰 碰前總動(dòng)量之差X 100%)最大為5%，本實(shí)驗(yàn)是否在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律？寫出運(yùn)算過(guò)程答案見解析解析 按定義，滑塊運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小v為Asv =At式中As為滑塊在很短時(shí)間A內(nèi)走過(guò)的路

12、程設(shè)紙帶上相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為AtA,則1 tA= f = 0.02 sV0、 V1.AtA可視為很短.設(shè)滑塊A在碰撞前、后瞬時(shí)速度大小分別為將式和圖給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入式可得vo= 2.00 m/svi= 0.970 m/s設(shè)滑塊B在碰撞后的速度大小為V2,由式有dV2=AtB代入題給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得V2 2.86 m/s設(shè)兩滑塊在碰撞前、后的動(dòng)量分別為p和p，則 p = miV0p = miVi+ m2V2兩滑塊在碰撞前、后總動(dòng)量相對(duì)誤差的絕對(duì)值為命=p_ p x 100% p聯(lián)立式并代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得尸 1.7%5%因此，本實(shí)驗(yàn)在允許的誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律創(chuàng)新方案2:利用等長(zhǎng)的懸線懸掛等大的小

13、球1. 實(shí)驗(yàn)器材：小球兩個(gè)(大小相同，質(zhì)量不同)、懸線、天平、量角器等2. 實(shí)驗(yàn)方法(1) 測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量.(2) 安裝：如圖7所示，把兩個(gè)等大的小球用等長(zhǎng)的懸線懸掛起來(lái).4OOfl圖7(3) 實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，將另一個(gè)小球拉開一定角度釋放，兩小球相碰(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 .【例3】如圖8所示是用來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，彈性球1用細(xì)線懸掛于 0點(diǎn)，0點(diǎn)下方桌子的邊緣有一豎直立柱實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)懸點(diǎn)，使

14、彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球 2右端接觸 且兩球等高.將球1拉到A點(diǎn)，并使之靜止，同時(shí)把球2放在立柱上.釋放球1，當(dāng)它擺到懸點(diǎn) 正下方時(shí)與球2發(fā)生對(duì)心碰撞，碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到 B點(diǎn)，球2落到水平地面上的 C點(diǎn). 測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證 1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒.現(xiàn)已測(cè)出A點(diǎn)離水平桌面的距離為 a、B 點(diǎn)離水平桌面的距離為b、C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c.此外：圖8(1)還需要測(cè)量的量是 、和.根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為 .(忽略小球的大小)答案(1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2立柱高h(yuǎn)桌面離水平地面的高度H(2)2 m1 , a h =2m1b h + m2 # CVH +

15、 h解析(1)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒必須知道兩球碰撞前后的動(dòng)量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機(jī)械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測(cè)量彈性球1的質(zhì)量m1,就能求出彈性球1的動(dòng)量變化；根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律只要測(cè)出立柱高 h和桌面離水平地面的高度 H 就可以求出彈性球 2碰撞前后的速度變化，故只要測(cè)量彈性球 2的質(zhì)量m2和立柱高h(yuǎn)、桌面離水平地面的高度 H就能求出彈性球2的動(dòng)量變化根據(jù) 的解析可以寫出動(dòng)量守恒的方程創(chuàng)新方案3:利用光滑長(zhǎng)木板上兩車碰撞1.實(shí)驗(yàn)器材：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、小木片2.實(shí)驗(yàn)方法(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車的質(zhì)量安裝：如圖9

16、所示，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，連在小車甲的后面， 在甲、乙兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥長(zhǎng)木板下墊上小木片來(lái)平衡摩擦力打點(diǎn)汁(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車甲運(yùn)動(dòng)，小車乙靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，兩小車連 接成一體運(yùn)動(dòng) 測(cè)速度：可以測(cè)量紙帶上對(duì)應(yīng)的距離，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 【例4 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過(guò)程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車甲的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車甲使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)然后與原來(lái)靜止在前方的小車乙相碰并粘合成一體，而后兩車?yán)^續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖10所示

17、在小車甲后連著紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力打喘il曲/瞥小水片圖10(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖 11所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距并標(biāo)在圖上， A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn), 則應(yīng)選 段計(jì)算小車甲的碰前速度，應(yīng)選 段來(lái)計(jì)算小車甲和乙碰后的共同速度(以上兩格填“ AB ”“ BC”“ CD ”或“ DE”).A 7C D 卜乩卜 |心呦卜如訊卜心對(duì)彳引眼何；mi )圖11已測(cè)得小車甲的質(zhì)量 m甲=0.40 kg,小車乙的質(zhì)量 m乙=0.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)果，可得碰前 m甲v甲+ m乙v乙= kg m/ s; 碰后 m甲v甲+ m乙v乙= kg m/s.(3) 通過(guò)計(jì)算得出的結(jié)論是什么？答案 (1)BC DE (2)0.4200.417在誤差允許范圍內(nèi)， 碰撞前后兩個(gè)小車的 mv之和是相等的.解析