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1、验证动量守恒定律实验目的验证一维碰撞中的动量守恒定律实验原理在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1、v2，算出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前、后动量是否相等实验器材方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验气垫导轨、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：利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥方案三：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等实验过程方案一：利用气垫导轨完成一维碰
2、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，如图所示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：利用长木板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，如图所示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，把两小车连接成一个整体运动4测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v算出速度5改变条件：改变碰撞条件
3、，重复实验6验证：一维碰撞中的动量守恒方案三：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验1测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球2安装：按照如图所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平3铺纸：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放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复实验10次用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面圆心P就是小球落点的平均位置5碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次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
4、图所示6验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度将测量数据填入表中最后代入m1OPm1OMm2ON，看在误差允许的范围内是否成立7整理：将实验器材放回原处 数据处理方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验1滑块速度的测量：v，式中x为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，t为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间2验证的表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2.方案二：利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验1小车速度的测量：v，式中x是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量，t为小车经过x的时间，可由打点间隔算出2验证的表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2.方案三：利
5、用斜槽滚球完成一维碰撞实验验证的表达式：m1OPm1OMm2ON. 误差分析1系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求(1)碰撞是否为一维(2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，用长木板实验时是否平衡掉摩擦力，两球是否等大2偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量 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验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平(2)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力(3)若利用平抛运动规律进行验证：斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选
6、质量较大的小球作为入射小球；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变3探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变.热点一实验原理与操作的考查典例赏析典例1(2019和平区模拟)在“验证动量守恒定律”的实验中，一般采用如图所示的装置：(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则_.Am1m2，r1r2Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2Dm1m2，r1r2(2)以下所提供的测量工具中必需的是_.A刻度尺B游标卡尺C天平D弹簧测力计E秒表(3)在做实验时，对实验要求，以下说法正确的是_.A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端的切线是水平的C入射球
7、每次都要从同一高度由静止滚下D释放点越高，两球碰后水平位移越大，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确(4)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用如图所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的表达式为_.(用装置图中的字母表示)审题指导(1)命题立意：本题意在考查验证动量守恒定律的实验原理与操作(2)解题关键：入射小球与被碰小球应发生正碰，且碰撞后两球均做平抛运动两小球平抛落地时间相同，平抛的水平位移由平抛初速度决定解析(1)在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，则有m1v0m1v1m2v2，在碰撞过程中动能不增加，则有m1vm1vm2
8、v，解得v1v0，要碰后入射小球的速度v10，则m1m20，即m1m2，为了使两球发生正碰，两小球的半径相同，r1r2，故C正确(2)P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球的位置，N为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度v1，碰撞后入射小球的速度v2，碰撞后被碰小球的速度v3，若m1v1m2v3m1v2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，整理得m1OPm1OMm2ON，因此需要的测量工具有刻度尺和天平，故A、C正确(3)验证动量守恒定律实验，必须保证斜槽轨道末端切线水平，斜槽轨道不必要光滑，故A错误，B正确；为保证球的初速度相等，入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C
9、正确；释放点越高，水平位移越大，位移测量的相对误差就越小，故D正确(4)根据(2)的解答可知，表达式为m1OPm1OMm2ON.答案(1)C(2)AC(3)BCD(4)m1OPm1OMm2ON题组巩固1(2019泰安模拟)如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系(1)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程，然后，把被碰小球m2静置于轨道的末端，再将入射球m1从斜轨S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_.(填选项的符号)A用天
10、平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球m1开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程、(2)若两球相碰前后的动量守恒，则其表达式可表示为_用(1)中测量的量表示(3)若m145.0 g、m29.0 g，46.20 cm，则可能的最大值为_ cm.解析：(1)要验证动量守恒定律，即验证：m1v1m1v2m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得m1v1tm1v2tm2v3t，得m1m1m2，因此实验中需要测量两小球的质量，先确定落点的位置再测量出平抛的水平距离，故应进行的步骤
11、为A、D、E.(2)根据(1)的分析可知，要验证动量守恒应验证的表达式为m1m1m2.(3)发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，根据动量守恒的表达式m1v1m1v2m2v3，由m1vm1vm2v得机械能守恒的表达式是m1OM2m22m12，联立解得v3v1，因此最大射程为smOP cm77.0 cm.答案：(1)ADE(2)m1m1m2(3)77.02如图为验证动量守恒定律的实验装置，两个带有等宽遮光条的滑块A、B的质量分别为mA、mB，在A、B间锁定一压缩的轻弹簧，将其置于气垫导轨上已知遮光条的宽度为d.接通充气开关，解除弹簧的锁定，弹簧将两滑块沿相反方向弹开，光电门C、D记录下两遮光条通
12、过的时间分别为t1和t2.(1)本实验需要调节气垫导轨水平，调节方案是_.(2)调节导轨水平后进行实验，若有关系式_，则说明该实验动量守恒(3)某次实验未接通充气开关，锁定时弹簧压缩的长度不变，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t3和t4，两滑块与导轨间的动摩擦因数相同，若要测出该动摩擦因数，还需要测量的量是_解析：(1)实验时要调整气垫导轨水平，具体措施为：接通气源，如果滑块能在气垫上静止，则表示气垫导轨调整至水平状态(2)两滑块组成的系统动量守恒，弹开前动量为零，故弹开后满足mAvAmBvB，即mAmB，所以，只要该式成立，则验证实验成功(3)弹簧的势能EpmA2mB2，EpmA2
13、mB2mAgx1mBgx2，故还需测量两滑块到光电门的距离答案：(1)接通充气开关，调节导轨使滑块能在气垫上静止或滑块经两个光电门的时间相等(2)(3)两滑块到光电门的距离x1、x2或AC、BD之间的距离热点二实验数据处理典例赏析典例2(2019大连模拟)如图甲所示，在验证动量守恒定律实验时，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在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力(1)若获得纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)A为运动起始的第一点，则应选_段来计算A的碰前速度，应选_段来计算A和B碰后的共同速度(选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)已测得小车A的质量mA0.30 kg，小车B的质量为mB0.20 kg，由以上测量结果可得碰前系统总动量为_ kgm/s，碰后系统总动量为_ kgm/s.(结果保留三位有效数字)(3)实验结论：_.审题指导(1
