《2019年高考物理一轮复习-第6章-动量-实验7-验证动量守恒定律学案(新人教版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习-第6章-动量-实验7-验证动量守恒定律学案(新人教版)（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验七验证动量守恒定律(对应学生用书第111页)一、实验目的验证动量守恒定律二、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pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒三、实验方案、器材、步骤及数据处理实验方案1.利用气垫导轨完成一维碰撞实验实验器材气垫导轨、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、橡皮泥等图实71实验步骤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)
2、4验证：一维碰撞中的动量守恒数据处理1滑块速度的测量：v，式中x为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，t为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间2验证的表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2实验方案2.利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验实验器材带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等实验步骤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图实723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
3、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数据处理1摆球速度的测量：v，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度，h可用刻度尺测量(也可由量角器和摆长计算出)2验证的表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2实验方案3.在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验实验器材光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺图实73实验步骤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
4、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数据处理1小车速度的测量v，式中x是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量，t为小车经过x的时间，可由打点间隔算出2验证的表达式m1v1m2v2m1v1m2v2实验方案4.利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律实验器材斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、刻度尺、圆规等图实74实验步骤1测质量：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安装：如图所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平3铺纸：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
5、.4放球找点：不放被撞小球，每次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所有的小球落点圈在里面圆心就是小球落点的平均位置5碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次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.如图实75所示图实756验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度将测量数据填入表中最后代入m1OPm1OMm2ON，看在误差允许的范围内是否成立7结束：整理好实验器材放回原处数据处理验证的表达式：m1OPm1OMm2ON四、注意事项1前提条件：碰撞的两物体应保证“
6、水平”和“正碰”2探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变五、误差分析1系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求(1)碰撞是否为一维(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，用长木板实验时是否平衡掉摩擦力2偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量.(对应学生用书第112页)考点一| 实验原理与操作如图实76，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图实76(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)，间接地解决这个问题A小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度HC小球做
7、平抛运动的射程(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，测量平抛射程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_(填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球m1开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_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
8、示解析(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v.而由Hgt2知，每次竖直高度相等，平抛时间相等即m1m1m2；则可得m1OPm1OMm2ON.故只需测量射程，因而选C.(2)由表达式知：在OP已知时，需测量m1、m2、OM和ON，故必要步骤A、D、E.(3)若为弹性碰撞，同时还满足机械能守恒m12m12m22m1OP2m1OM2m2ON2.答案(1)C(2)ADE(3)m1OMm2ONm1OPm1OM2m2ON2m1OP2某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨
9、道末水平段的最右端上，让a球仍从固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次(1)本实验必须测量的物理量有_A斜槽轨道末端距水平地面的高度HB小球a、b的质量ma、mbC小球a、b的半径rD小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE记录纸上O点到A、B、C各点的距离、Fa球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)放上被碰小球b，两球(mamb)相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的_点和_点(3)某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是看_和_在误差允许范围内是否相等解析(1)B点是
10、不发生碰撞时a球的落地点，A点是发生碰撞后a球的落地点，C点是碰后b球的落地点设小球a运动到轨道末端时的速度大小为vB，与球b发生碰撞后的瞬时速度大小为vA，碰后b球的速度大小为vC，本实验就是要验证关系式mavBmavAmbvC是否成立因为小球做平抛运动的高度相同，下落时间相同，它们在水平方向上位移与水平方向上的速度成正比，所以本实验也可以验证mamamb是否成立，B、E正确(2)两球碰撞后，a球在水平方向上的分速度较小，下落时间相同时，落地时的水平位移也较小，所以小球a、b的落地点依次是图中水平面上的A点和C点(3)根据(1)的分析，判断两球碰撞过程中的动量是否守恒的依据是看ma和mamb
11、在误差允许范围内是否相等答案(1)BE(2)AC(3)mamamb考点二| 数据处理与误差分析现利用图实77(a)所示的装置验证动量守恒定律在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间实验测得滑块A的质量m10.310 kg，滑块B的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰碰后光电计时器显示的时间
12、为tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示(a)(b)图实77若实验允许的相对误差绝对值最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程. 【导学号：84370266】解析按定义，滑块运动的瞬时速度大小v为v式中s为滑块在很短时间t内走过的路程设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA，则tA0.02 stA可视为很短设滑块A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1.将式和图给实验数据代入式得v02.00 m/sv10.970 m/s设滑块B在碰撞后的速度大小为v2，由式有v2代入题给实验数据得v22.86 m/s设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p，则pm1v0
13、pm1v1m2v2两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为p100%联立式并代入有关数据，得p1.7%5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律答案见解析某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在小车A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，如图所示在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50 Hz.(1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间的距离则应选图中_段来计算A碰前的速度，应选_段来计算A和B碰后的速度(2)已测得小车A的质量mA0.40 kg，小车B的质量mB0.20 kg，则由以上结果可得碰前mAvAmBvB_kgm/s，碰后mAvAmBvB_kgm/s.(3)从实验数据的处理结果来看，A、B碰撞的过程中，可能哪个物理量是不变的？_.解析(1)因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B粘在一起，其共同速度比A原来的速度小所以，应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A碰前的速度，选点迹分布均匀且点距较小的DE段计算A和B碰后的速度(2)由题图可知，碰前A的速度和碰后A、B的共同速度分别为：vA m/s1.05 m/s，vAvB m/s0.695 m/s.故碰撞前：mAvAmBvB0.401
