高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.4實(shí)驗(yàn)：碰撞中的動(dòng)量守恒定律同步課件.ppt

第4講實(shí)驗(yàn) 碰撞中的動(dòng)量守恒定律 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒 二 實(shí)驗(yàn)原理質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)小球發(fā)生正碰 若碰前m1運(yùn)動(dòng) m2靜止 根據(jù)動(dòng)量守恒定律應(yīng)有 m1v1 m1v1 m2v2 因小球從斜槽上滾下后做平拋運(yùn)動(dòng) 由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知 圖實(shí) 7 1 只要小球下落的高度相同 在落地前運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就相同 則小球的水平速度若用飛行時(shí)間作時(shí)間單位 在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離 所以只要測(cè)出小球的質(zhì)量及兩球碰撞后和不發(fā)生碰撞時(shí)飛出的水平距離 代入公式就可驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 即m1op m1om m2on 式中op om和on的意義如圖實(shí) 7 1所示 三 實(shí)驗(yàn)器材斜槽 兩個(gè)大小相等 質(zhì)量不同的小球 重垂線 復(fù)寫紙 白紙 天平 刻度尺 圓規(guī) 三角板等 四 實(shí)驗(yàn)操作1 用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1 m2 選質(zhì)量大的作為入射球m1 2 按圖實(shí) 7 2所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置 使斜槽的末端點(diǎn)切線水平 3 在地上鋪一張白紙 白紙上鋪放復(fù)寫紙 當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí) 便在白紙上留下了小球落地的痕跡 圖實(shí) 7 2 4 在白紙上記下重垂線所指的位置o 5 先不放上被碰小球 讓入射小球從斜槽上同一高度滾下 重復(fù)10次 用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面 圓心p就是小球落點(diǎn)的平均位置 6 把被碰小球放在斜槽前端邊緣處 讓入射小球從原來(lái)的高度滾下 使它們發(fā)生碰撞 重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次 用同樣的方法標(biāo)出碰撞后入射小球落點(diǎn)的平均位置m和被碰小球落點(diǎn)的平均位置n 7 測(cè)量線段op om on的長(zhǎng)度 將測(cè)量數(shù)據(jù)填入下表中 把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1op m1om m2on看是否成立 8 整理實(shí)驗(yàn)器材放回原處 五 注意事項(xiàng)1 入射小球m1和被碰小球m2大小應(yīng)完全相同 且m1 m2 2 入射小球每次都必須從斜槽上同一高度處由靜止?jié)L下 3 斜槽末端切線方向必須水平 4 兩球碰撞時(shí) 球心等高或在同一水平線上 六 誤差分析實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)碰撞后系統(tǒng) m1 m2 水平方向的總動(dòng)量小于碰撞前系統(tǒng)水平方向的總動(dòng)量 誤差主要來(lái)源于 1 難做到準(zhǔn)確的正碰 則誤差較大 斜槽末端若不水平 則得不到準(zhǔn)確的平拋運(yùn)動(dòng)而造成誤差 2 o p m n各點(diǎn)定位不準(zhǔn)確 測(cè)量和作圖有偏差 某同學(xué)用圖實(shí) 7 3所示裝置通過(guò)半徑相同的a b兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 圖中pq是斜槽 qr為水平槽 實(shí)驗(yàn)時(shí)先使a球從斜槽上某一固定位置g由靜止開始滾下 落到位于水平地面的記錄紙上 留下痕跡 重復(fù)上述操作10次 得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡 再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地方 讓a球仍從位置g由靜止開始滾下 和b球碰撞后 a b球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡 重復(fù)這種操作10次 中o點(diǎn)是水平槽末端r在記錄紙上的垂直投影點(diǎn) b球落點(diǎn)痕跡如圖實(shí) 7 4所示 其中米尺水平放置 且平行于g r o所在的平面 米尺的零點(diǎn)與o點(diǎn)對(duì)齊 圖實(shí) 7 3 圖實(shí) 7 4 1 碰撞后b球的水平射程應(yīng)取為 cm 2 在以下選項(xiàng)中 哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量 填選項(xiàng)號(hào) a 水平槽上未放b球時(shí) 測(cè)量a球落點(diǎn)位置到o點(diǎn)的距離b a球與b球碰撞后 測(cè)量a球落點(diǎn)位置到o點(diǎn)的距離c 測(cè)量a球或b球的直徑d 測(cè)量a球與b球的質(zhì)量 或兩球質(zhì)量之比 e 測(cè)量g點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度 解析 1 用最小的圓將所有點(diǎn)圈在里面 圓心位置即為落點(diǎn)平均位置 找準(zhǔn)平均位置 讀數(shù)時(shí)應(yīng)在刻度尺的最小刻度后面再估讀一位 讀數(shù)為64 7cm 2 以平拋時(shí)間為時(shí)間單位 則平拋的水平距離在數(shù)值上等于平拋初速度 設(shè)a未碰b時(shí)a球的水平位移為xa a b相碰后a b兩球的水平位移分別為xa xb a b質(zhì) 量分別為ma mb 則碰前a的動(dòng)量可寫成maxa 碰后a b的總動(dòng)量為maxa mbxb 要驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒 即驗(yàn)證以上兩動(dòng)量是否相等 所以該實(shí)驗(yàn)應(yīng)測(cè)量的物理量有ma mb xa xa xb 答案 1 64 7 從64 2cm到65 2cm的范圍內(nèi)都正確 2 abd 2008 寧夏高考 某同學(xué)利用如圖實(shí) 7 5所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 圖中兩擺擺長(zhǎng)相同 懸掛于同一高度 a b兩擺球均很小 質(zhì)量之比為1 2 當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時(shí) 其側(cè)面剛好接觸 向右上方拉動(dòng)b球使其擺線伸直并與豎直方向成45 角 然后將其由靜止釋放 結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動(dòng) 且最大擺角為30 若本實(shí)驗(yàn)允許的最大誤差為 4 此實(shí)驗(yàn)是否成功地驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律 圖實(shí) 7 5 解析 設(shè)擺球a b的質(zhì)量分別為ma mb 擺長(zhǎng)為l b球的初始高度為h1 碰撞前b球的速度為vb 在不考慮擺線質(zhì)量的情況下 根據(jù)題意及機(jī)械能守恒定律得h1 l 1 cos45 mbvb2 mbgh1 設(shè)碰撞前 后兩擺球的總動(dòng)量的大小分別為p1 p2 有p1 mbvb 聯(lián)立