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1、实验十六验证动量守恒定律,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,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pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒,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、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板,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 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，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：
3、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,方案四：碰撞前后的速度测量是实验中误差的主要来源，若采用下列实验方法可避免速度的测量如下图实验所示，将质量分别为m1和m2的两小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，且m1m2，根据动量守恒定律应有：m1v1m1v1m2v2.,图1,1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
4、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，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内,(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，入射球质量应大于被碰球质量，且入射球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放 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,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
5、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,题型一对实验原理和实验方法的考查 例1如图2所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图 (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，r1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2,(2)为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是_(填下列对应的字母) A直尺B游标卡尺C天平D弹簧秤E秒表 (3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式(用m1、m
6、2及图中字母表示)_成立，即表示碰撞中动量守恒,图2,题后反思 本题比较全面地考查了此实验中的要点，如对斜槽轨道末端的要求，小球质量的要求，实验测量中的注意点等对于验证碰撞中的动量守恒实验方法很多，如可用气垫导轨进行验证，还可以用平抛运动与圆周运动结合进行验证等,变式11某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验，在小车B的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速运动，设计如图3a所示：,图3,在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50 Hz，长木板下垫着的小木板用以平衡摩擦力 (1)若已得到打点纸带如图3b所示，并测得各计数
7、点间的距离 在图上标出A为运动起始的点，则应选_段来计算A碰前的速度，应选_段来计算A和B碰后的共同速度(填AB、BC、CD、DE),(2)已测得小车A的质量m10.4 kg，小车B的质量m20.20 kg，由以上测量结果可得： 碰前总动量_kgm/s 碰后总动量_kgm/s 解析：(1)因小车是匀速运动，纸带上应取打点均匀的一段来计算速度，碰前BC段点距相等，碰后DE段点距相等，故取BC段、DE段分别计算碰前A的速度和碰后A和B的共同速度,答案：(1)BCDE(2)0.42,0.417或0.42,1在“验证动量守恒定律”的实验中，入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放，这是为了使()
8、 A小球每次都能水平飞出槽口 B小球每次都以相同的速度飞出槽口 C小球在空中飞行的时间不变 D小球每次都能对心碰撞,解析：入射球每次滚下都应从斜槽上同一位置无初速释放，是为了使每次碰撞时动量保持不变，故B正确 答案：B,2某同学用如下图所示装置来验证动量守恒定律，让质量为m1的小球从斜槽某处由静止开始滚下，与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生碰撞 图4,(1)实验中必须要求的条件是_ A斜槽必须是光滑的 B斜槽末端的切线必须水平 Cm1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度 Dm1每次必须从同一高度处滚下 (2)实验中必须测量的物理量是_ A小球的质量m1和m2B小球起始高度h C小球半径R1和
9、R2 D小球起飞的时间t E桌面离地面的高度H F小球飞出的水平距离x,解析：本题考查验证动量守恒定律实验的基本原理和实验方法 (1)实验中为保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，要使两球碰后均平抛，两球心必须在同一高度，要保证小球m1碰前速度不变，m1每次必须从同一高度滚下，斜槽没必要保证光滑，故B、C、D正确 (2)必须测量两球质量m1、m2和小球平抛的水平距离，故选A、F. 答案：(1)BCD(2)AF,3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5所示，下列关于这个实验的说法正确的是(),图5,答案：D,4在“验证动量
10、守恒定律实验”中，下列关于小球落点的说法，正确的是() A如果小球每次从同一点无初速度释放，重复几次的落点一定是重合的 B由于偶然因素的存在，重复操作时小球落点不重合是正常的，但落点应当比较密集,解析：虽然小球每次从同一点无初速度释放，但是由于在操作过程中的偶然因素的影响，不会每次都落到同一个点上，否则就没有必要重复10次了因此，选项A是错误的，B是正确的在实验中寻求落点，是利用半径尽可能小的圆把P1、P2、P3，P10圈住，这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置P.因此，选项C是错误的，D是正确的 答案：BD,5某同学用图6甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是
11、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末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始向下运动，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次在图甲中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、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐,图6,(1)碰撞后B球的水平射程应取为_cm. (2)在以下选项中，本次实验必须进行测量的有() A测量A球和B球的质量(或两球质量之比) B测量G点相对于水平槽面
12、的高度 C测量R点相对于水平地面的高度 DA球和B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 E水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 F测量A球或B球的直径,解析：(1)用一尽量小的圆圈住所有落点，此圆的圆心即对应B球落点的平均位置，则碰撞后B球的水平射程应为64.7 cm. (2)要验证两球碰撞过程中动量是否守恒，必须测出两球的质量，用平抛的水平距离代替碰撞前后的速度，则必须测出未放B球时A球落点位置到O点距离和放B球后，A球、B球落点位置到O点的距离，故必须进行的测量为A、E、D. 答案：(1)64.7(2)ADE,6如图7所示装置来验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于
13、O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直线夹角为，A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点,(1)图中x应是B球初始位置到_的水平距离 (2)为了验证两球碰撞过程动量守恒，应测得的物理量有：_. (3)用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量：pA_，pA_，pB_，pB_.,图7,解析：(1)对照基本实验可知，本方法的实验原理与基本实验原理相同，仅将A球代替原入射小球x应是B球初始位置到落点的水平距离,
