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1、实验七 实验探究 验证动量守恒定律 1 基础知识 2 典例剖析 3 跟踪训练 4 真题演练 1 结束放映返回目录第2页 数字媒体资源库 1 基础知识 结束放映返回目录第3页 数字媒体资源库 1 实验原理 在一维碰撞中 测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v v 找出碰撞前的动量p m1v1 m2v2及碰撞后的动量p m1v1 m2v2 看碰撞前后动量是否守恒 2 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 橡皮泥等 方案二 带细线的摆球 两套 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
2、 撞针 橡皮泥 方案四 斜槽 小球 两个 天平 复写纸 白纸等 结束放映返回目录第4页 数字媒体资源库 3 实验步骤 方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 如图所示 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 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 结束放映返回目录第5页 数字媒体资源库 方案二 利用等长悬线悬挂等大小球完成 一维碰撞实验 如图所示 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
3、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 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 结束放映返回目录第6页 数字媒体资源库 方案三 在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 如图所示 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 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
4、通过纸带上两计数点间的距离及时间由v x t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 结束放映返回目录第7页 数字媒体资源库 方案四 利用斜槽上滚下的小球验 证动量守恒定律 如图所示 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 结
5、束放映返回目录第8页 数字媒体资源库 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m1 OP m1 OM m2 ON 看在误差允 许的范围内是否成立 7 结束 整理好实验器材放回原处 结束放映返回目录第9页 数字媒体资源库 4 数据处理 结束放映返回目录第10页 数字媒体资源库 5 注意事项 结束放映返回目录第11页 数字媒体资源库 2 典例剖析 结束放映返回
6、目录第12页 数字媒体资源库 热点1 实验原理与操作 1 实验原理 在一维碰撞中 测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度 v v 找出碰撞前的动量p m1v1 m2v2及碰撞后的动量 p m1v1 m2v2 看碰撞前后动量是否守恒 2 实验方案 方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 实验器材 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 橡皮泥等 结束放映返回目录第13页 数字媒体资源库 方案二 带细线的摆球 两套 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 方案四 斜槽 小球 两个 天平
7、复写纸 白纸等 结束放映返回目录第14页 数字媒体资源库 典例1 某同学利用打点计时器和气垫导轨做 探究碰撞中 的不变量 的实验 气垫导轨装置如图甲所示 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 压缩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 点击右框 内容放大 结束放映返回目录第15页 数字媒体资源库 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 作用前质量与速度的乘积之和为 kg m s 两滑块 相互作用以后质量与速度的乘积之和
8、为 kg m 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原因是 0 620 0 618 1 分清纸带上所打的点的意思不同 哪段反映滑块碰前匀速运 动过程 哪段反映碰撞过程 哪段反映碰后滑块的运动过程 再 根据公式计算滑块的对应速度 审 题 析 疑 2 由于纸带与打点计时器的限位孔有摩擦 使滑块在滑动过程 中速度减小 从而总动量比碰前减小 纸带与打点计时器的限位孔有摩擦 转 解析 加速启动碰前匀速状态碰后匀速状态 结束放映返回目录第16页 数字媒体资源库 转原题 结束放映返回目录第17页 数字媒体资源库 注意事项注意事项 规律方法 用气垫导轨实验时 要利用水平仪确定导轨水
9、平 用摆球实验时 两静止小球球心应在同一水平线上 且刚好接触 摆线竖直 将小球拉起后 两条摆线在同一竖直面内 用长木板实验时 应平衡长木板与滑块间的摩擦力 利用斜槽小球碰撞应注意 A 斜槽末端的切线必须水平 B 入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放 C 选质量较大的小球作为入射小球 D 实验中实验桌 斜槽 记录的白纸位置始终保持不变 结束放映返回目录第18页 数字媒体资源库 热点2 实验数据处理 典例2 如图 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 实验中 直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以 通过仅测量 填选项前的符号 间
10、接地解决这个问题 A 小球开始释放高度h B 小球抛出点距地面的高度H C 小球做平抛运动的射程 C 小球离开轨道后做平抛 运动的高度都相同 下落 时间也相同 则v H t可 用平抛运动的水平射程 来表示 结束放映返回目录第19页 数字媒体资源库 本实验要验证的是m1 OM m2 ON m1 OP 因此只 要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程 OM和ON 而要确定水平射程 应先分别确定两个小 球落地的平均落点 审题 析疑 2 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OP 然后 把被碰小球m2
11、静置于轨道的水平 部分 再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放 与小球m2相碰 并多次重复 接下来要完成的必要步骤是 填选项前的符号 A 用天平测量两个小球的质量m1 m2 B 测量小球m1开始释放高度h C 测量抛出点距地面的高度H D 分别找到m1 m2相碰后平均落地点的位置M N E 测量平抛射程OM ON ADE 结束放映返回目录第20页 数字媒体资源库 3 若两球相碰前后的动量守恒 其表达式可表示为 用 2 中测量的量表示 m1 OM m2 ON m1 OP 4 经测定 m1 45 0 g m2 7 5 g 小球落地点的平均位置距O 点的距离如下图所示 碰撞前 后m1的动量分别为p1与
12、p1 则 p1 p1 11 若碰撞结束时m2的动量为p2 则p1 p2 11 审题析疑 14 2 9 1 01 转解析 结束放映返回目录第21页 数字媒体资源库 转 原题 结束放映返回目录第22页 数字媒体资源库 3 跟踪训练 结束放映返回目录第23页 数字媒体资源库 跟踪训练 在做 验证动量守恒定律 实验时 入射球a的质量为m1 被碰球b的质量为m2 小球的半径为r 各小球的落地点如图 所示 下 列关于这个实验的说法正确的是 A 入射球与被碰球最好采用大 小相同 质量相等的小球 B 让入射球与被碰球连续10次 相碰 每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下 C 要验证的表达式是m1 ON m1 OM m2 OP D 要验证的表达式是m1 OP m1 OM m2 ON E 要验证的表达式是m1 OP 2r m1 OM 2r m2 ON 转解析 结束放映返回目录第24页 数字媒体资源库 解析 在此装置中 应使入射球的质量大于被碰球的质量 防 止入射球反弹或静止 故A错 入射球每次必须从斜槽的同一位置由静止滚下 保证每次碰撞 都具有相同的初动量 故B错 两球做平抛运动时都具有相同的起点 故应验证的关系式为 m1 OP m1 OM m2 ON D对 C E错 答案 D 转原题
