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1、物理 人教版 第十三章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核 实验十六 验证动量守恒定律 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 基本实验要求 2 实验器材 基础回放 要点整合 3 实验步骤 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 m 1 v 1 m 2 v 2 及 碰撞后的动量 p m 1 v 1 m 2 v 2 ，看碰撞前后动量是否守恒 斜槽、小球 ( 两个 ) 、天平、复写纸、白纸等 ( 1) 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) 按照实验原理图甲安装实验装置调整、固定斜槽使斜槽底端水
2、平 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 基础回放 要点整合 ( 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 次用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面圆心 P 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 ( 6) 连接 测量线段 长度将测量数据填入表中最后代入 m 1 m 1 m 2 看在误差允许的
3、范围内是否成立 ( 7) 整理好实验器材放回原处 ( 8) 实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 基础回放 要点整合 规律方法总结 验证表达式： m 1 v 1 m 2 v 2 m 1 v 1 m 2 v 2 1 数据处理 2 注意事项 ( 1) 前提条件 保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动 ( 2) 利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即 m 1 m 2 ，防止碰后 m 1 被反弹 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 考点一 对实验步骤及实验误差分析的考查 课堂探
4、究 考点突破 【 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 1 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 ( 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； 向气垫导轨通入压缩空气； 图 1 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和弹射架并固定在滑块 1 的左端，调节打点计时器的
5、高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 课堂探究 考点突破 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； 先 ，然后 ，让滑块带动纸带一起运动； 取下纸带，重复步骤 ，选出较理想的纸带如图乙所示； 测得滑块 1( 包括撞针 ) 的质量为 3 1 0 g ，滑块 2( 包括橡皮泥 ) 的质量为 2 0 5 g ；试着完善实验步骤 的内容 ( 2 ) 已知打点计时器每隔 0 . 0 2 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 _ _ _ _ _ _ _ _ k g m /s ；两滑块
6、相互作用以后质量与速度的乘积之和为 _ _ _ _ _ k g 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 接通打点计时器的电源 放开滑块 1 纸带与打点计时器的限位孔有摩擦 解析 ( 2 ) 作用前滑块 1 的速度 v 1 0 . 20 . 1 m /s 2 m / s ，其质量与速度的乘积为 0 . 3 1 0 k g 2 m /s 0 . 6 2 0 k g m / s ，作用后滑块 1 和滑块 2 具有相同的速度 v 0 . 1 6 80 . 1 4 m /s 1 . 2 m / s ，其质量与速度的乘积之和为 ( 0 . 3
7、1 0 k g 0 . 2 0 5 k g ) 1 . 2 m /s 0 . 6 1 8 k g m / s. 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 课堂探究 考点突破 考点二 对实验数据处理的考查 【 例 2 】 某同学设计了一个用电磁打点计时器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 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动他设计的装置如图 2 甲所示在小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为 5 0 H z ，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力 甲 乙 图 2 ( 1 ) 若已测得打点纸带如图乙所示
8、，并测得各计数点间距 ( 已标在图上 ) A 为运动的起点，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 ( 以上两空选填 “ 或 “ 或 “ 或 “ ) ( 2 ) 已测得小车 A 的质量 0 . 4 k g ，小车 B 的质量为 0 . 2 k g ，则碰前两小车的总动量为 _ _ _ _ _ _ _ _ k g m /s ，碰后两小车的总动量为 _ _ _ _ _ _ _ _ k g m / s. 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 课堂探究 考点突破 解析 ( 1) 从分析纸带上打
9、点的情况看， 既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此 能较准确地描述小车 A 在碰撞前的运动情况，应选用 计算小车 A 碰前的速度从 打点的情况看，小车的运动情况还没稳定，而在 内小车运动稳定，故应选用 计算 A 和 B 碰后的共同速度 ( 2) 小车 A 在碰撞前速度 v 0 10 10 25 0. 02 m / s 1. 05 0 m / s 小车 A 在碰撞前动量 p 0 m A v 0 k g m /s 0 . 4 2 0 k g m/ s 碰撞后 A 、 B 的共同速度 v 10 25 m /s 0 5 m / s 碰撞后 A 、 B 的总动量 p ( m A m B )
10、v ( 0 k g m / s k g m / s 答案 ( 1) ( 2) 0. 4 20 0. 4 17 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 课堂探究 考点突破 1 实验方案 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、撞针、橡皮泥 2 实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 ( 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
11、测出两滑块各种情况下 ( 改变滑块的质量 改变滑块的初速度大小和方向 ) 碰撞前后的速度 ( 4 ) 验证：一维碰撞中的动量守恒 ( 1 ) 测质量：用天平测出滑块质量 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 课堂探究 考点突破 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 m 1 、 m 2 . ( 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
12、( 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 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 课堂探究 考点突破 方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 ( 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：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 基 础 回 放 随 堂 训 练 课 堂 探 究 课堂探究 考点突破 【例 3 】 气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导 轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运 动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板 C 和 D 的气垫导轨和滑 图 3 块 A 和 B 来验证动量守恒定律，实验装置如图 3 所示 ( 弹簧的长度忽略不计 ) ，采用的实验步骤如下： a 用天平分别测出滑块 A 、 B
