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1、,动量 近代物理初步(选修35),第 十 三 章,实验十六 验证动量守恒定律,栏目导航,知识梳理 夯实基础,三、实验器材 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 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：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥 方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板,四、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
2、气垫导轨，如图所示 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：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，如图所示,5先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P. 6把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，
3、重复10次，仿上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N. 7过O和N在纸上作一直线 8用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度,六、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同一高度由静止释放； 选质
4、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 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,七、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，两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力 2偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量,考点1 实验操作与数据处理 例1(2017北京朝阳质检)某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验气垫导轨装置如图所示所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在轨道空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块
5、稳定地漂浮在导轨上，这就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差,核心考点 分层突破,(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； 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弹簧； 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(滑块1与滑块2碰后会粘在一起),接通打点计时器的电源,放开滑块1,取下纸带，重复步骤，选出理想纸带如图所示,测得滑块1的质量为m
6、1310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为m2205 g. 请完善实验步骤. (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以前系统的总动量为_ 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_,0.620,0.618,纸带与打点计时器限位孔有摩擦,考点2 实验原理 例2(2017河南郑州质检)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)，间接地解决这
7、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,(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，测出平抛射程OP，然后，把被碰小球m2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_.(多选)(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或DEA或DAE,(3)若两球相碰前
8、后的动量守恒，其表达式可表示为 m1OMm2ONm1OP用(2)中测量的量表示；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为 _ 用(2)中测量的量表示,m1OM2m2ON2m1OP2,考点3 实验改进与创新 例3(2017山西太原模拟)如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外：,(1)还需要测量的量是_、 _. (2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为 _ .(忽略小球的大小),弹性球1、2的质量m1,m2立柱高h桌面离水平地面的高度H,对应演练 迁移运用,
