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1、第十三章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核学案60 动量守恒定律 验证动量守恒定律一、概念规律题组1关于物体的动量，下列说法中正确的是()A运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向B物体的加速度不变，其动量一定不变C动量越大的物体，其速度一定越大D物体的动量越大，其惯性也越大2下列论述中错误的是()A相互作用的物体，如果所受合外力为零，则它们的总动量保持不变B动量守恒是指相互作用的各个物体在相互作用前后的动量不变C动量守恒是相互作用的各个物体组成的系统在相互作用前的动量之和与相互作用之后的动量之和是一样的D动量守恒是相互作用的物体系在相互作用过程中的任何时刻动量之和都是一
2、样的图13如图1所示，物体A的质量是B的2倍，中间有一压缩弹簧，放在光滑水平面上，由静止同时放开两物体后一小段时间内()AA的速度是B的一半 BA的动量大于B的动量CA受的力大于B受的力 D总动量为零二、思想方法题组图24如图2所示，两辆质量相同的小车置于光滑的水平面上，有一人静止站在A车上，两车静止若这个人自A车跳到B车上，接着又跳回A车，静止于A车上，则A车的速率()A等于零 B小于B车的速率C大于B车的速率 D等于B车的速率图35如图3所示，水平面上有两个木块，两木块的质量分别为m1、m2，且m22m1.开始两木块之间有一根用轻绳缚住的已压缩的轻弹簧，烧断细绳后，两木块分别向左、右运动若
3、两木块m1和m2与水平面间的动摩擦因数为1、2，且122，则在弹簧伸长的过程中，两木块()A动量大小之比为11B速度大小之比为21C通过的路程之比为21D通过的路程之比为11一、动量是否守恒的判断动量是否守恒的判断方法有两个1根据动量守恒的条件，由系统所受的合外力是否为零来判断系统的动量是否守恒2根据物理情景研究初、末动量，直接判断动量是否守恒有时第2种方法比第1种方法简捷得多图4【例1】 木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上在b上施加向左的水平力F使弹簧压缩，如图4所示当撤去外力F后，下列说法中正确的是()Aa尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒Ba尚未离开墙
4、壁前，a和b组成的系统动量不守恒Ca离开墙壁后，a、b组成的系统动量守恒Da离开墙壁后，a、b组成的系统动量不守恒规范思维二、动量守恒定律的应用应用动量守恒定律的解题步骤1明确研究对象(系统包括哪几个物体)；2进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)；3规定正方向，确定初、末状态动量；4由动量守恒定律列式求解；5必要时进行讨论【例2】图5 (2011海南19(2)一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图5所示图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab与bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从
5、a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止重力加速度为g.求：(1)木块在ab段受到的摩擦力f；(2)木块最后距a点的距离s.规范思维三、多过程问题分析由三个或三个以上物体组成的系统在相互作用的过程中会出现多个作用过程，有的过程系统动量守恒，有的过程系统动量不守恒，有的全过程动量守恒，有的整体动量守恒，有的部分物体动量守恒因此要合理地选择过程和过程的初、末状态，抓住初、末状态的动量守恒【例3】图6 (2011新课标35(2)如图6所示，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平桌面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连将弹簧压紧到不能再压
6、缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离已知C离开弹簧后的速度恰为v0.求弹簧释放的势能四、实验：验证动量守恒定律【实验目的】1验证一维碰撞中的动量守恒2探究一维弹性碰撞的特点【实验原理】在一维碰撞中，测出物体的质量和碰撞前后物体的速度，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒【实验器材】方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥方案二：带细线的摆球(两
7、套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥【实验步骤】方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验1测质量：用天平测出滑块质量2安装：正确安装好气垫导轨3实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度4改变实验条件：改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向，重复实验5验证：一维碰撞中的动量守恒方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验1测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.2安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来3实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰4测速度：可以测量小球被拉起的角度
8、，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度5改变条件：改变碰撞条件，重复实验6验证：一维碰撞中的动量守恒方案三：在桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验1测质量：用天平测出两小车的质量2将长木板的一端垫高，以平衡摩擦力3安装：将打点计时器固定在长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥4实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动5测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v算出它们碰撞前后的速度6改变条件：改变碰撞条件，重复实验7验证：一维碰撞中的动量守恒【误差分析】
9、1系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否为一维碰撞(2)实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平，两球是否等大，是否平衡掉摩擦力2偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量3改进措施：(1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件(2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差【注意事项】1前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”2方案提醒：(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，用等长悬线悬挂后两小球刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内
10、(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用来平衡摩擦力3探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变【例4】 某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装置如图7甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差图7(1)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨空腔内通入压缩空气；把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过
11、打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块2放在气垫导轨的中间，已知碰后两滑块一起运动；先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出较理想的纸带如图乙所示；测得滑块1(包括撞针)的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.试着完善实验步骤的内容(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为_kgm/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为_ kgm/s(保留三位有效数字)(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要
12、原因是规范思维【基础演练】1下列说法中正确的是()A一个质点在一个过程中如果其动量不变，其动能也一定不变B一个质点在一个过程中如果其动能不变，其动量也一定不变C几个物体组成的物体系统在一个过程中如果动量守恒，其机械能也一定守恒D几个物体组成的物体系统在一个过程中如果机械能守恒，其动量也一定守恒2如图8所示，图8光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，对两车及弹簧组成的系统，下列说法中正确的是()A两手同时放开后，系统总动量始终为零B先放开左手，后放开右手，动量不守恒C先放开左手，后放开右手，总动量向左D无论何时放手，只要两手放开后在弹簧恢复原长的过程中，系统总动
13、量都保持不变，但系统的总动量不一定为零3.图9将一个质量为3 kg的木板置于光滑水平面上，另一质量为1 kg的物块放在木板上已知物块和木板间有摩擦，而木板足够长，若两者都以大小为4 m/s的初速度向相反方向运动，如图9所示，则当木板的速度为2.4 m/s时，物块正在()A水平向左匀减速运动B水平向右匀加速运动C水平方向做匀速运动D处于静止状态4(2010福建四校联考)在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都为m.现B球静止，A球向B球运动，发生正碰已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，则碰前A球的速度等于()A. B. C2 D25A、B两物体在一水平长直气垫导
14、轨上相碰，碰撞前物体A做匀速直线运动，B静止不动，频闪照相机每隔0.1 s闪光一次，连续拍照5次，拍得如图10所示的照片，不计两物体的大小及两物体碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断()图10A第四次拍照时物体A在100 cm处B第四次拍照时物体A在80 cm处CmAmB31DmAmB216有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计一吨左右)一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头后停下来，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离为d，然后用卷尺测出船长L，已知他自身的质量为m，则渔船的质量M为()A. B.C. D.题号123456答案【能力提升】7(2011北京21(2)如图11，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定
