实验_验证动量守恒定律

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1、第2节 实验：验证动量守恒定律,在一维碰撞中，测出两物体的质量m1和m2碰撞前后两物体的速度v1、v2和v1、v2，算出碰撞前的动量p 及碰撞后的动量p ，看碰撞前后动量是否守恒 二、实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、 、 、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等,m1v1m2v2,m1v1m2v2,天平,滑块(两个),一、实验原理,方案二：带细线的 、铁架台、 、量角器、坐标纸、胶布等 方案三：光滑长木板、 、纸带、 、天平、撞针、橡皮泥 方案四：斜槽、 、天平、 、白纸等 三、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 测出滑块质量 2安装：正确安装好

2、气垫导轨,摆球(两套),天平,打点计时器,小车,(两个),小球(两个),复写纸,天平,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(改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向) 4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 . 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 ，拉起另一个小球，放下时它们相碰,两小球的质量m1、m2,静止,4测速度：可以测量小球 ，从而算出碰撞前对应小球的 ，测量碰撞后小球 ，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

3、方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 1测质量：用天平测出 2安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，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,被拉起的角度,速度,摆起的角度,两小车的质量,两计数点间的距离及时间,3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 4测速度：通过纸带上 由 v 算出速度 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 方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 1用 测出两小球的质量，并选定 小球为入射小球 2按图所示安装实验装置调整固定斜槽使 ,天平,

4、质量大的,斜槽底端,切线水平,科目三考试 科目3实际道路考试技巧、视频教程,科目四考试 科目四模拟考试题 C1科目四仿真考试,3白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好记下重垂线所指的位置O. 4不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次用圆规画 把所有的小球落点圈在里面 就是小球落点的平均位置 5把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N.如图所示,尽量小的圆,圆心P,6连接ON，测量线段 将测 量数据填入表中最后代入 ， 看在误差允许的范围内是否成立

5、7整理好实验器材放回原处 8实验结论： 在实验误差范围内， ,OP、OM、ON的长度,碰撞系统的动量守恒,7整理好实验器材放回原处 8实验结论： 在实验误差范围内， 四、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 ,碰撞系统的动量守恒,导轨水平,(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在 ，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在 (3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力 (4)若利用斜槽进行实验，入射球质量要 被碰球质量即：m1m2，防止碰后m1被反弹 3探究结论

6、：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变,同一水平线上,同一竖直平面内,大于,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，长木板实验是否平衡掉摩擦力 2偶然误差：主要来源于 ,质量m和速度v的测量,五、误差分析,例1 某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动他设计的具体装置如图甲所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦

7、力 (1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(标在图上)A为运动起点，则应该选择_段来计算A碰前的速度，应选择_段来计算A和B碰后的共同速度(以上空格选填“AB”“BC” “CD” “DE”),题型一：对实验原理和数据处理的考查,(2)已测得小车A的质量m10.40 kg，小车B的质量m20.20 kg，由以上测量结果可得碰前m1v0_kgm/s；碰后(m1m2)v共_kgm/s.由此得出结论_,例2 某同学利用如图所示的装置验 证动量守恒定律图中两摆摆长相 同，悬挂于同一高度，A、B两摆球 均很小，质量之比为12.当两摆均 处于自由静止状态时，其侧面刚好接触向右上方拉动B球使其摆

8、线伸直并与竖直方向成45角，然后将其由静止释放结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30.若本实验允许的最大误差为4%，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？,题型二：实验的创新,1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(a)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.,(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； 向气垫导轨通入压缩空气

9、； 把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与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； 先 ，然后 ，让滑块带动纸带一起运动； 取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图(b)所示；,接通打点计时器的电源,放开滑块1,测得滑块1的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g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，计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为 kgm/s；两滑块相互作用后系统的总动量为 kgm/s(保留三

10、位有效数字) (3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是 ,0.620,0.618,纸带与打点计时器限位孔间存在摩擦,2某同学用图所示的装置通过半径相同的A、B两球(mAmB)的碰撞来验证动量守恒定律图中PQ是斜槽，QR为水平槽实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作10次，得到10个落点痕迹再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这种操作10次图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G

11、、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐,(1)碰撞后B球的水平射程应取为 cm；,65.7(65.565.9均可),*(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量( ) A水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 BA球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C测量A球或B球的直径 D测量A球和B球的质量(或两球质量之比) E测量O点相对于水平槽面的高度,ABD,(3)实验中，对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是( ) A释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小 B释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越

12、准确 C释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小 D释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小,C,【解析】(1)如题图所示，用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心C的位置是65.7 cm，这也是小球落点的平均位置 (2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m1、m2，三个落点的距离s1、s2、s3，所以应选A、B、D. (3)入射球的释放点越高，入射球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力的影响相对减小，可以较好地满足动量守恒的条件，也有利于减少测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，选项C正确,【巩固基础】,1如图

13、所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置,(1)下列说法中不符合本实验要求的是( ) A入射球比靶球质量大或者小均可，但二者的直径必须相同 B在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放 C安装轨道时末端的切线必须水平 D需要的测量仪器有天平和刻度尺,A,【解析】本题考查碰撞过程中动量守恒定律(1)本实验要求入射球比靶球质量大，故A选项不合要求；每次入射球必须从同一高度由静止释放，才能保证每次入射的初动量相同，故B选项正确；本实验利用平抛运动求速度，把求速度转为求水平方向位移，从而使该实验得到简化，要保证小球每次都做平抛运动，所以轨道末端的切线必须水平，故C选项正确；根据需要验

14、证表达式可知D选项正确根据动量守恒分析可得,2在验证碰撞中动量守恒的实验中，实验要证明的是动量守恒定律的成立，即m1v1m1v1m2v2. (1)按这一公式的要求，需测量两小球的质量和它们碰撞前后的水平速度，但实验中我们只需测量两小球的质量和飞行的水平距离. 这是由于小球碰撞后做 运动，各球下落高度相同，因而它们的 也是相同的，可用小球飞行的水平距离来代表小球的水平速度.,平抛,飞行时间,(2)实验时，质量分别为m1、 m2的球半径大小均为r，且 为已知，要完成这个实验， 必须补充的测量工具还有 (3)由于偶然因素的存在，重复操作时小球落点不完全重合是正常的，落点(如P点)的确定办法是 .,毫米刻度尺,用一尽可,能小的圆把所有的落点都圈在里面，其圆心位置就是,小球落点的平均位置,(4)用图中的符号来表示A、B两小球碰撞中动量守恒的表达式是 . (5)两球质量应满足m1 m2.,3气垫导轨(如右图)工作 时，空气从导轨表面的小 孔喷出，在导轨表面和滑