《2015名师导学物理一轮课件 第十三章 动量守恒定律13.2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第十三章 动量守恒定律13.2（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2节 实验：验证动量守恒定律 一、实验原理 在一维碰撞中，测出两物体的质量 m 1 和 m 2 碰撞前后两物体的速度 v 1 、 v 2 和 v 1 、 v 2 ，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、弹射架、胶布、撞针、橡皮泥等 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、 _ _ _ 、
2、白 纸等 天平 滑块 (两个 ) 摆球 (两套 ) 天平 打点计时器 小车 (两个 ) 小球 (两个 ) 复写纸 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 _ _ _ 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 天
3、平 两小球的质量 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 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 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 被拉起的角度 摆起的角度 两小车的质量 速度 4 测速度：通
4、过纸带上 _ _ _ 由 v x 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 _ _ _ _ 两计数点间的距离及时间 天平 质量大的 斜槽底端切线水平 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
5、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 测量线段 _ _ _ 将测量数据填入表中最后代入 _ _ m 1 m 2 ，看在误差允许的范围内是否成立 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， _ _ _ _ 碰撞系统的动量守恒 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 _ _ _ (2) 若利用摆球进行实验
6、，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： 止碰后 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 导轨水平 同一水平线上 同一竖直平面内 大于 五、误差分析 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，用长木板做这个实验时是否平衡了摩擦力 2 偶然误差：主要来源于 _ _ _ 质量 题型一：
7、对实验原理和数据处理的考查 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 长木板垫着小木片以平衡摩擦力 (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 “ “ “ “ ) (2) 已测得小车 A 的 质量 m 1 0.
8、40 小车 B 的质量 m 2 0 由以上测量结果可得碰前 m 1 v 0 _ m/s ；碰后 ( m 1 m 2 ) v 共 _ m/ s _ _. 【解析】 (1) 分析纸带上的点迹可以看出， 既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度，故 能准确地描述小车 A 碰前的运动情况，应当选择 计算小车 A 碰前的速度，而 小车运动稳定，故应选择 计算碰后 A 和 B 的共同速度 (2) 小车 A 碰撞前的速度 1f 10 25 s m/ s 小车 A 在碰撞前： m/s 0 k g m /s 碰后 A 和 B 的共同速度 v 共 1f 10 25 s m/ s 碰撞后 A 和 B ： (
9、m 1 m 2 ) v 共 ( 0 m /s 0. 417 m /s 结论：在误差允许的范围内，碰撞中动量的矢量和是守恒的 【答案】 (1) (2) 在误差允许的范围内，碰撞中动量的矢量和是守恒的 题型二：实验的创新 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 1 2. 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，且最大摆角为 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
10、律？ 【解析】 设摆球 A 、 B 的质量分别为 长为 l ， B 球的初始高度为 撞前 B 球的速度为在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得 l (1 co s 45 ) 12 设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别 为 p1、 有 联立 式得 1 co ） 同理可得 ( 2 1 co ） 联立 式得 1 代入已知条件得 ( 1. 03 由此可以推出、 “ ” 或 “ 只有这样才能防止入射的小球反弹回去 F a 球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差 h (3) 该同学设计了一 个实验数据表格，见表一 从表中可以看出，有些物理量并非实验中直接测出的，请你将表中不能直接测出
11、的物理量换成能直接测出的物理量，而不影响实验探究的目的，并将结果对应填在表二中 表一： 碰撞前 碰撞后 质量 ma ma 度 va mv 表二： 碰撞前 碰撞后 质量 速度 mv 4) 为测定未放被碰小球时， 小球 a 落点的平均位置，把刻 度尺的零刻度线与记录纸上的 O 点对齐，图中给出了小球 a 落点附近的情况，由图可得 离 应 为_ _ _ (5) 该同学通过对实验数据的分析和处理验证了他的假设，这就表明物体在弹性碰撞中有两个物理量是守恒的，这两个物理量分别是 _ _ _ 、 _ _ _ 动量 机械能 【解析】 (1) 要保证小球离开斜槽时速度是水平方向的，满足小球做平抛运动，因而要调整斜槽末端切线水平，使小球能从水平方向飞出碰撞后为了能使小球继续向前运动，小球 a 、 b 的质量 只有这样才能防止入射的小球反弹回去 (2) 为了求出动量之间的关系，需要知道两球的质量及它们的水平速度，而由于平抛运动的竖直 方向高度相同，小球在空中飞行的时间相同，故测量它们飞出的 水平距离即可 (3) 无法直接测量出小球的速度，故表中的速度无法填写由于小球在空中运动的时间相等，可利用测量小球飞出的水平距离来代替小球的速度，故应测量记录纸上 O 点到 A 、 B 、 C 各点的
