《2016版《3年高考2年模拟课标物理》高考大一轮复习（课件+练习）第十四章 碰撞与动量守恒第2讲 实验十六_验证动量守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016版《3年高考2年模拟课标物理》高考大一轮复习（课件+练习）第十四章 碰撞与动量守恒第2讲 实验十六_验证动量守恒定律（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、知识梳理 重难突破 栏目索引 实验目的 验证碰撞中的动量守恒。 实验原理 知识梳理 在一维碰撞中 ,测出相碰的两物体的质量 两物体的 速度 找出碰撞前的动量 p=p=m1 看碰撞前、后动量是否守恒。 知识梳理 重难突破 栏目索引 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。 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球两个、重垂线一条、白纸、 复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角
2、板。 知识梳理 重难突破 栏目索引 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 利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰撞实验 知识梳理 重难突破 栏目索引 (1)测质量 :用天平分别测出两小球的质量 (2)安装 :把两个大小相等的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
3、 :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 在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验 (1)测质量 :用天平分别测出两小车的质量。 (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 知识梳理 重难突破 栏目索引 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 小车 两车碰撞时撞针插入橡皮泥 中 ,把两小车连接成一体继续向前运动。 (4)测速度 :通过纸带上两
4、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 ,重复实验。 (6)验证 :一维碰撞中的动量守恒。 方案四 利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验 (1)先用天平测出小球质量 (2)按图中那样安装好实验装置 ,将斜槽固定在桌边 ,使槽的末端点切线水 知识梳理 重难突破 栏目索引 平 ,把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上 ,调节实验装置使两小球碰撞时 处于同一水平高度 ,且碰撞瞬间 ,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端 的切线平行 ,以确保正碰后的速度方向水平。 知识梳理 重难突破 栏目索引 (5)先不放被碰小球 ,让入射球从斜槽上同一高度处滚下 ,重复 10次 ,用圆
5、规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心就是入射小球不 碰撞时的落地点 P。 (6)把被碰小球放在小支柱上 ,让入射小球从同一高度滚下 ,使它们发生正 碰 ,重复 10次 ,仿步骤 5找出入射小球落点的平均位置 平均位置 N。 (7)过 O、 取 =2r,O就是被碰小球碰撞时的球心投 影位置 (用刻度尺和三角板测小球直径 2r)。 (8)用刻度尺量出线段 、 、 的长度 ,把两小球的质量和长度数 值代入 =+ 看是否成立。 M M )在地面上铺一张白纸 ,白纸上铺放复写纸。 (4)在白纸上记下重垂线所指的位置 O,它表示入射小球 知识梳理 重难突破 栏目索引 数据处理 (1)速度的测量
6、方案一 滑块速度的测量 :v= ,式中 仪器说 明书上给出 ,也可直接测量 ),电门的时间。 方案二 摆球速度的测量 :v= ,式中 或碰撞后摆起 的 )高度 ,也可由量角器和摆长计算出 )。 方案三 小车速度的测量 :v= ,式中 可 用刻度尺测量 ,可由打点间隔算出。 2知识梳理 重难突破 栏目索引 (2)验证的表达式 方案四 验证的表达式 =+ 注意事项 碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 M 重难突破 栏目索引 (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 ,且两球刚好 接触 ,摆线竖
7、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)若利用斜槽进行小球碰撞应注意 : 斜槽末端的切线必须水平 ; 入射小球每次都必须从斜槽上同一高度由静止释放 ; 选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。 知识梳理 重难突破 栏目索引 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。 误差分析 主要来源于装置本身 (是否符合要求 )。 (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 木板实验时是否平衡掉摩擦力。 主要来源
8、于质量 知识梳理 重难突破 栏目索引 在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车 ,甲车系一穿过 打点计时器的纸带 ,启动打点计时器甲车受到一水平向右的冲量。运动一 段距离后 ,与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动。 知识梳理 重难突破 栏目索引 纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图乙所示 ,电源频率为 50 碰撞前甲车运动速度大小为 m/s,甲、乙两车的质量之比 。 答案 2 1 解析 由图乙可得碰前甲车的速度为 m/s=0.6 m/s 碰后两车的共同速度 m/s=0.4 m/s 由动量守恒定律有 m甲 此得甲、乙两车的质量之比 = = = 312 38 12 21知识梳理 重难突破 栏目
9、索引 证动量守恒定律”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 ,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。 知识梳理 重难突破 栏目索引 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 (未画出 )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
10、; 先 ,然后 ,让滑块带动纸带一起运动 ; 关闭电源 ,取下纸带 ,重复步骤 ,选出理想的纸带如图乙所示 ; 测得滑块 1的质量为 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 计算可知两滑块相互作用以前系 (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 ; 向气垫导轨空腔内通入压缩空气 ; 知识梳理 重难突破 栏目索引 统的总动量为 kgm/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为 kgm/s(保留三位有效数字 )。 (3)试说明 (2)中两结果不完全相等的主要原因是 : 。 答案 (1)接通
11、打点计时器的电源 放开滑块 1 (2) 3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦 解析 (1)实验时应先接通打点计时器的电源 ,再放开滑块 1。 (2)作用前系统的总动量为滑块 1的动量 p0= m/s=2 m/s, kgm/s=kgm/s 重难突破 栏目索引 作用后系统的总动量为滑块 1和滑块 2的动量和 ,且此时两滑块具有相同的 速度 v,v= m/s=1.2 m/s,p=(m1+m2)v=(1.2 kgm/s=m/s (3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦。 重难突破 栏目索引 、 开始时两个滑块静止 ,它们之间有一根被压 缩的轻质弹簧 ,滑块间用绳子连接 (如图甲所示 ),
12、绳子烧断后 ,两个滑块向相 反方向运动 ,图乙为它们运动过程的频闪照片 ,频闪的频率为 10 图可 知 : (1)A、 应该做 运动 ,已知滑块 A、 00 知识梳理 重难突破 栏目索引 g、 300 g,根据照片记录的信息 ,从图中可以看出闪光照片有明显与事实不 相符合的地方是 。 (2)若不计此失误 ,分开后 , kgm/s,kgm/s,本实验中得出“在实验误差允许范围内 ,两滑块组成的系 统动量守恒”这一结论的依据是 。 答案 (1)匀速直线 A、 (2) A、 均为零 解析 (1)A、 所以均做匀速直 线运动 ,在离开弹簧前 A、 A、 知识梳理 重难突破 栏目索引 应该比后面匀速时的间隔的长度小。 (2)周期 T= =0.1 s,v= ,由图知 A、 m/s,m/s,分开后 A、 p=kgm/s,方向相反 ,满足动量守恒 , 系统的总动量为零。 1重难突破 栏目索引 弹性球 1用细线悬挂于 下方桌子的边沿有一竖直立柱。实验时 ,调节悬点 ,使弹性球 1静止时恰与 立柱
