實驗七驗證(yànzhèng)動量守恒定律第一頁，共41頁。方案一：利用(lìyòng)氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗(如圖1所示)圖1第二頁，共41頁。1．測質(zhì)量：用______測出滑塊質(zhì)量。2．安裝(ānzhuāng)：正確安裝(ānzhuāng)好氣墊導(dǎo)軌。3．實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的______(①改變滑塊的質(zhì)量。②改變滑塊的初速度大小和方向)。4．驗證：一維碰撞中的動量守恒。天平(tiānpíng)速度(sùdù)第三頁，共41頁。方案二：利用(lìyòng)等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖2 所示)1．測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。2．安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來(qǐlái)。3．實驗：一個小球______，拉起另一個小球，放下時它們______。圖2靜止(jìngzhǐ)相碰第四頁，共41頁。4．測速度：可以測量(cèliáng)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(cèliáng)碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的_______。5．改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗。6．驗證：一維碰撞中的動量守恒。速度(sùdù)第五頁，共41頁。方案(fāngàn)三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(如圖3所示)圖31．測質(zhì)量：用天平測出兩______的質(zhì)量。2．安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面(hòumian)，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。小車(xiǎochē)第六頁，共41頁。3．實驗：接通______，讓小車(xiǎochē)A運動，小車(xiǎochē)B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車(xiǎochē)連接成一體運動。4．測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的_______及時間由v＝____算出速度。5．改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗。6．驗證：一維碰撞中的動量守恒。電源(diànyuán)距離(jùlí)第七頁，共41頁。方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證(yànzhèng)動量守恒定律(如圖4所示)圖4第八頁，共41頁。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：按照圖4所示安裝實驗裝置。調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平。3．鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。4．放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度(gāodù)處自由滾下，重復(fù)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。第九頁，共41頁。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(gāodù)自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次。用步驟4的方法，標(biāo)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5所示。圖5第十頁，共41頁。6．驗證(yànzhèng)：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m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。第十一頁，共41頁。誤差分析(1)系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求。①碰撞(pènɡzhuànɡ)是否為一維碰撞(pènɡzhuànɡ)。②實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平等。(2)偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量。第十二頁，共41頁。實驗注意事項(1)碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。(2)若利用(lìyòng)氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用(lìyòng)水平儀確保導(dǎo)軌水平。(3)若利用(lìyòng)擺球進(jìn)行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直平面內(nèi)。(4)若利用(lìyòng)長木板進(jìn)行實驗，可在長木板下墊一個小木片以平衡摩擦力。(5)若利用(lìyòng)斜槽進(jìn)行實驗，入射球質(zhì)量m1要大于被碰球質(zhì)量m2，即m1>m2，防止碰后m1被反彈，且兩球半徑r1＝r2＝r。第十三頁，共41頁。熱點一實驗原理與實驗操作1．(多選)如圖6在利用懸線懸掛(xuánguà)等大小球進(jìn)行驗證動量守恒定律的實驗中，下列說法正確的是()圖6第十四頁，共41頁。A．懸掛兩球的線長度要適當(dāng)，且等長B．由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計算(jìsuàn)小球碰前的速度C．兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同D．兩小球碰后可以粘合在一起共同運動第十五頁，共41頁。答案(dáàn)ABD第十六頁，共41頁。2．某同學(xué)用如圖7所示的裝置做驗證動量守恒定律的實驗。先將a球從斜槽軌道上某固定點處由靜止(jìngzhǐ)開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末水平段的最右端上，讓a球仍從固定點由靜止(jìngzhǐ)開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。圖7第十七頁，共41頁。第十八頁，共41頁。(2)放上被碰小球b，兩球(ma>mb)相碰后，小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的________點和________點。(3)某同學(xué)在做實驗時，測量了過程中的各個物理量，利用上述數(shù)據(jù)驗證(yànzhèng)碰撞中的動量守恒，那么判斷的依據(jù)是看__________和__________在誤差允許范圍內(nèi)是否相等。第十九頁，共41頁。第二十頁，共41頁。第二十一頁，共41頁。熱點(rèdiǎn)二數(shù)據(jù)處理及分析3．[2014·新課標(biāo)全國卷Ⅱ，35(2)]現(xiàn)利用圖8(a)所示的裝置驗證動量守恒定律。在圖(a)中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時器(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，光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間。(a)第二十二頁，共41頁。實驗測得滑塊A的質(zhì)量m1＝0.310kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.108kg，遮光片的寬度d＝1.00cm；打點計時器所用交流電的頻率(pínlǜ)f＝50.0Hz。將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰。碰后光電計時器顯示的時間為ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示。(b)圖8

第二十三頁，共41頁。第二十四頁，共41頁。第二十五頁，共41頁。答案(dáàn)見解析第二十六頁，共41頁。熱點三實驗拓展與創(chuàng)新4．如圖9是用來(yònɡlái)驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細(xì)線懸掛于O點，O點下方桌子的邊緣有一豎直立柱。實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高。將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上，釋放球1，當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點，球2落到水平地面上的C點．測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒?，F(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b、C點與桌子邊沿間的水平距離為c。此外：第二十七頁，共41頁。(1)還需要測量的量是__________、__________和__________。(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量(dòngliàng)守恒的表達(dá)式為__________。(忽略小球的大小)圖9第二十八頁，共41頁。解析(1)要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞(pènɡzhuànɡ)前后的動量變化，根據(jù)彈性球1碰撞(pènɡzhuànɡ)前后的高度a和b，由機(jī)械能守恒可以求出碰撞(pènɡzhuànɡ)前后的速度，故只要再測量彈性球1的質(zhì)量m1，就能求出彈性球1的動量變化；根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高h(yuǎn)和桌面離水平地面的高度H就可以求出彈性球2碰撞(pènɡzhuànɡ)前后的速度變化，故只要測量彈性球2的質(zhì)量和立柱高A、桌面離水平地面的高度H就能求出彈性球2的動量變化。第二十九頁，共41頁。第三十頁，共41頁。1．氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，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)軌上的運動可視為沒有摩擦(mócā)，我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖10所示，采用的實驗步驟如下：圖10第三十一頁，共41頁。a．松開手的同時，記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰到C、D擋板時計時器結(jié)束計時，分別記下A、B到達(dá)C、D的運動時間t1和t2。b．在A、B間水平放入一個輕彈簧(tánhuáng)，用手壓住A、B使彈簧(tánhuáng)壓縮，放置在氣墊導(dǎo)軌上，并讓它靜止在某個位置。c．給導(dǎo)軌送氣，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平。d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離l1，B的右端至D板的距離l2。第三十二頁，共41頁。(1)實驗步驟的正確順序是__________。(2)實驗中還需要的測量儀器是__________，還需要測量的物理量是__________。(3)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)(shùjù)，驗證動量守恒定律的表達(dá)式是__________。第三十三頁，共41頁。第三十四頁，共41頁。2．用如圖11甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球碰撞來驗證動量守恒定律，實驗時先使質(zhì)量為mA的A球從斜槽上某一固定點G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡(hénjì)，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡(hénjì)，把質(zhì)量為mB的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(hénjì)，重復(fù)這種操作10次，得到了如圖乙所示的三個落地處。第三十五頁，共41頁。圖11第三十六頁，共41頁。(1)請在圖乙中讀出OP＝__________cm。(2)由乙圖可以判斷出R是__________球的落地點，Q是__________球的落地點。(3)為了驗證碰撞(pènɡzhuànɡ)前后動量守恒，該同學(xué)只需驗證表達(dá)式______________________。解析(1)由圖可知OP約為17.5cm，(2)Q是A球碰前的落點，P是A球碰后的落點，R是B球的落點。(3)因為各球的運動時間相等，因此碰后的速度可以用水平位移來代替，需要(xūyào)驗證的表達(dá)式為mAOQ＝mAOP＋mBOR。答案(dáàn)(1)17.5(2)BA(3)mAOQ＝mAOP＋mBOR第三十七頁，共41頁。3．如圖12甲所示，是氣墊導(dǎo)軌上的兩個滑塊的照片(zhàopiàn)，中間是滑塊A，質(zhì)量mA＝0.20kg，右邊是滑塊B，質(zhì)量mB＝0.30kg。乙圖是滑塊B向左運動中與滑塊A碰后合為一體的照片(zhàopiàn)，頻閃照片(zhàopiàn)的頻率f＝10Hz。 (1)根據(jù)照片(zhàopiàn)提供的信息，碰前的動量為______kg·m/s，碰后的動量為__________kg·m/s。第三十八頁，共41頁。(2)實驗(shíyàn)結(jié)論：______