2011屆高考一輪復(fù)習(xí)33 實驗 驗證動量守恒定律

第33講 實驗：驗證動量守恒定律教學(xué)目標(biāo)理解實驗原理及操作注意事項，理解用測量水平位移代替測量水平速度的原理.重點：掌握實驗原理及注意事項難點：掌握用測量水平位移代替測量水平速度的原理知識梳理實驗：驗證動量守恒定律1. 實驗?zāi)康模候炞C動量守恒定律2. 實驗原理（1）質(zhì)量分別為的兩小球發(fā)生正碰，若碰前運動，靜止，根據(jù)動量守恒定律應(yīng)有：（2）若能測出及代入上式，就可驗證碰撞中動量是否守恒（3） 用天平測出，用小球碰撞前后運動的水平距離代替(讓各小球在同一高度做平拋運動其水平速度等于水平位移和運動時間的比，而各小球運動時間相同，則它們的水平位移之比等于它們的水平速度之比)則動量守恒時有：3. 實驗器材重錘線一條，大小相等、質(zhì)量不同的小球兩個，斜槽，白紙，復(fù)寫紙，刻度尺，天平一臺(附砝碼)，圓規(guī)一個4. 實驗步驟（1）先用天平測出小球質(zhì)量（2）按要求安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，把被碰小球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)實驗裝置使兩小球碰撞時處于同一水平高度，確保碰后的速度方向水平（3）在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙（4）在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射小球碰前的球心位置（5）先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射小球不碰時的落地點平均位置P（6）把被碰小球放在小支柱上，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿步驟(5)求出入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N（7）過O、N在紙上作一直線，取OO2r，O就是被碰小球碰撞時的球心豎直投影位置（8）用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的水平位移數(shù)值代入看是否成立（9）整理實驗器材放回原處5. 注意事項（1）斜槽末端必須水平（2）調(diào)節(jié)小支柱高度使入射小球和被碰小球球心處于同一高度；調(diào)節(jié)小支柱與槽口間距離使其等于小球直徑（3）入射小球每次都必須從斜槽上同一高度滾下（4）白紙鋪好后不能移動（5）入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量，且題型講解1. 實驗原理應(yīng)用以下兩圖中的裝置都可以驗證動量守恒定律，試比較兩個裝置的異同點【解析】如圖甲乙都可以驗證動量守恒定律，但乙圖去掉支柱，所以有異同點如下：共同點：入射球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下以保證小球在碰撞前速度相等；被碰小球的質(zhì)量必須小于入射小球的質(zhì)量，以保證它們碰撞后都向前做平拋運動；用直尺測水平位移；天平測質(zhì)量；在實驗過程中，實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變，式中相同的量要取相同的單位區(qū)別點：圖甲中入射小球飛出的水平距離應(yīng)從斜槽的末端點在紙上的垂直投影點O算起(如圖甲所示)而被碰小球飛出的水平距離應(yīng)從它的球心在紙上垂直投影O算起，所以要測小球的直徑，驗證的公式是2. 實驗知識運用某同學(xué)用實驗圖1所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律圖中PQ是斜槽，QR為水平槽實驗時先使A球從斜槽上某固定位置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個落點痕跡再把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痕跡重復(fù)這種操作10次，實驗圖1中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點B球落點痕跡如實驗圖2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_cm(2)在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？答：_(填選項號)A水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離BA球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離C測量A球或B球的直徑D測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E測量G點相對水平槽面的高度圖1圖2【解析】(1)將10個點圈在內(nèi)的最小圓的圓心作為平均落點，可由刻度尺測得碰撞后B球的水平射程為64.7 cm，因最后一位數(shù)字為估計值，所以允許誤差0.1 cm，因此64.6cm和64.8cm也是正確的(2)由動量守恒定律 如果，則同方向，均為正將式t，則得從同一高度做平拋運動飛行時間t相同，所以需要測出的量有：為未碰A球的水平射程，為碰后A球的水平射程，為B球碰后的水平射程，的大小或的值選項A，B，D是必要的點評：此題考查驗證動量守恒定律實驗中的測量方法和實驗原理重點是用最小圓法確定平均落點，實驗要認真細心，不能馬虎，否則(1)問很可能錯為65cm通常實驗中是分別測出A、B的質(zhì)量，此題出了點新意，變?yōu)閮汕蛸|(zhì)量之比；由動量守恒式來看，顯然是可以的碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為 ，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后物體的速度彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e=1，非彈性碰撞的e1某同學(xué)借用驗證動力守恒定律的實驗裝置（如圖所示）驗證彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)是否為1，實驗中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2（它們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞），且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量實驗步驟如下：安裝好實驗裝置，做好測量前的準(zhǔn)備，并記下重錘線所指的位置O第一步，不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置第二步，把小球2 放在斜槽前端邊緣處C點，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞重復(fù)多次，并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后小球落點的平均位置圖6-4-7第三步，用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度上述實驗中， P點是 平均位置，M點是 平均位置，N點是 平均位置請寫出本實驗的原理 寫出用測量物理量表示的恢復(fù)系數(shù)的表達式 三個落地點距O點的距離OM、