驗證動量守恒定律實驗學習教案

1、會計學1第一頁，共46頁。 證明碰撞過程(guchng)中動量守恒，即m1V1 = m1V1 + m2V2 用兩個大小相同但質(zhì)量(zhling)不等的小球的碰撞來驗證動量守恒定律，小球A以初速度V1去碰靜止的小球B,碰撞后小球A的速度為V1，小球B的速度為V2.一、實驗(shyn)原理 保證“水平”和“正碰”及正確測量三個落點的相對位置P、M、N是實驗成敗的關鍵 本實驗中較巧妙地借助平拋運動的規(guī)律，將速度的測量轉(zhuǎn)化為對水平位移的測量，驗證表達式： m1.OP=m1.OM + m2ON第1頁/共46頁第二頁，共46頁。二、實驗(shyn)器材斜槽，兩個大小相等、質(zhì)量不同的小球(xio qi)，重

2、錘線，復寫紙，白紙，_、_，游標卡尺、圓規(guī)等天平(tinpng) 刻度尺m1.OP=m1.OM+m2O N第2頁/共46頁第三頁，共46頁。四、實驗操作1.用天平測出兩個小球的質(zhì)量m1、m2.選質(zhì)量大的作為入射球m1.2.按圖所示安裝(nzhung)好實驗裝置，使斜槽的末端_把被碰球放在斜槽前的支柱上,調(diào)節(jié)實驗裝置使兩球處于_. 3.在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，當小球落在復寫紙上時，便在白紙上留下了小球落地的痕跡4.在白紙上記下重垂線所指的位置O.OO 的距離即為小球(xio qi)直徑d。切線(qixin)水平同一高度第3頁/共46頁第四頁，共46頁。5先不放上被碰小球，讓入射小球從

3、斜槽上同一高度滾下，重復5次 用盡可能小的圓把所有(suyu)的小球落點圈在里面，圓心P就是小球落點的平均位置第4頁/共46頁第五頁，共46頁。 7.過O、N在紙上作直線,取OO d, O即為被碰球被碰時球心(qixn)投影位置。 6.把被碰小球B放在支柱上,讓入射小球A從同一高度滾下,使它們發(fā)生正碰, 重復(chngf)35次,仿步驟5,求出入射小球A的平均落點M和被碰小球B的平均落點N。 第5頁/共46頁第六頁，共46頁。 8、用刻度尺量OM、OP、ON的長度。把兩小球的質(zhì)量和相應的“速度數(shù)值(shz)代入表達式看是否成立: 9、整理實驗(shyn)器材，放回原處。 驗證(ynzhng)的

4、表達式：mAOP=mAOM+mBON第6頁/共46頁第七頁，共46頁。 主要測量的物理量： a用天平測兩球質(zhì)量(zhling)m1、m2 b用游標卡尺測小球的直徑d， c水平射程：OP、OM、ON第7頁/共46頁第八頁，共46頁。斜槽末端(m dun)切線要水平; 每次小球下滑要從同一高度(god)處由靜止開始; 要保證對心碰撞.球心(qixn)等高或在同一水平線上小球的諸多落點要用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點都圈在里面,該小圓的圓心即為小球的平均落點 。 入射小球的質(zhì)量mA和被碰小球的質(zhì)量mB的大小關系是 mA mB 。 注意：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.五

5、、注意事項第8頁/共46頁第九頁，共46頁。驗證(ynzhng)的表達式：mAOP=mAOM+mBON粗略(cl)證明:第9頁/共46頁第十頁，共46頁。六、誤差分析 實驗中發(fā)現(xiàn)碰撞后系統(tǒng)(m1、m2)水平方向的總動量小于碰撞前系統(tǒng)水平方向的總動量，誤差主要來源于：1難做到準確的正碰，則誤差較大(jio d)；斜槽末端若不水平，則得不到準確的平拋運動而造成誤差2O、O、P、M、N各點定位不準確，測量和作圖有偏差第10頁/共46頁第十一頁，共46頁。訓練(xnlin)1.在做碰撞中的動量守恒的實驗時，不需要測量(cling)的物理量有 ( )A、入射小球和被碰小球的質(zhì)量 B、入射小球和被碰小球的

6、直徑 C、斜槽軌道的末端距地面的高度 D、入射球滾下到拋出時的高度差 E、入射球未碰撞時飛出的水平距離 F、入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離 C D第11頁/共46頁第十二頁，共46頁。2、在做碰撞實驗中必須（ ）、斜槽軌道必須光滑、斜槽軌道末端的切線必須水平、入射球每次都要從同一高度由靜止落下、碰撞的瞬間(shn jin)，入射球與被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行BCD第12頁/共46頁第十三頁，共46頁。3.在本實驗中，入射球每次滾下都應從斜槽上的同一位置無初速釋放，這是為了使：A、小球每次都能水平飛出槽口B、小球每次都以相同的速度飛出槽口C、小球在空中飛行的時間(shjin)不變D

7、、小球每次都能對心碰撞B第13頁/共46頁第十四頁，共46頁。4.在本實驗中，安裝斜槽軌道(gudo)時，應讓斜槽末端點的切線保持水平，這樣做的目的是為了使A、入射球得到較大的速度B、入射球與被碰小球?qū)π呐鲎埠蟮乃俣葹樗椒较駽、入射球與被碰球碰撞時動能無損失D、入射球與被碰球碰后均能從同一高度飛出B第14頁/共46頁第十五頁，共46頁。5.某同學用圖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(m

8、dun)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這種操作10次O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直(chuzh)投影點B球落點痕跡如圖所示，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點對齊第15頁/共46頁第十六頁，共46頁。(1)碰撞后B球的水平射程應取為_cm.(2)在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？_(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球與B球的質(zhì)量(zhling)(或兩球質(zhì)量(zhling)之比)

9、E測量G點相對于水平槽面的高度(64.2 cm-65.2 cm)ABD第16頁/共46頁第十七頁，共46頁。 6.入射球m1碰撞前的速度以及被碰球m2碰撞后的速度可用其運動的水平(shupng)位移來表示，圖中M、N、P是小球的落點，下列說法中正確的是 A、O是被碰球在碰撞前其球心在紙上的垂直投影 B、O是碰撞前入射球的球心在紙上的垂直投影 C、被碰球碰撞后的動量可表示為 D、入射球碰撞前的動量可表示為21()m O Nm OPOM21()m O Nm OP OMABC第17頁/共46頁第十八頁，共46頁。7.(2011北京理綜)如圖，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道

10、水平部分碰撞前后的動量關系(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度(sd)是不容易的但是，可以通過僅測量_(填選項前的符號)，間接地解決這個問題A小球開始釋放高度hB小球拋出點距地面的高度HC小球做平拋運動的射程C第18頁/共46頁第十九頁，共46頁。_A用天平(tinpng)測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B測量小球m1開始釋放高度hC測量拋出點距地面的高度HD分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE測量平拋射程OM，ONADE第19頁/共46頁第二十頁，共46頁。_碰撞結束時m2的動量為p2，則p1 p211 _.112m OPm OMm ON222112m OPm OMm ON14第

11、20頁/共46頁第二十一頁，共46頁。1第21頁/共46頁第二十二頁，共46頁。8.某同學用如右圖所示裝置(zhungzh)來驗證動量守恒定律，讓質(zhì)量為m1的小球從斜糟某處由靜止開始滾下，與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞(1)實驗中必須要求的條件是_A斜槽必須是光滑的B斜槽末端的切線必須水平Cm1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度Dm1每次必須從同一高度處滾下(2)實驗中必須測量的物理量是_A小球的質(zhì)量m1和m2 B小球起始高度hC小球半徑R1和R2 D小球起飛的時間tE桌面離地面的高度H F小球飛出的水平距離sBCDAF第22頁/共46頁第二十三頁，共46頁。在小車A的后面連著紙帶

12、，電磁打點計時器的頻率為50 Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到打點紙帶如圖5112所示，并測得各計數(shù)點間的距離在圖上標出A為運動起始點，則應選(yn xun)_段來計算A碰前的速度，應選(yn xun)_段來計算A和B碰后的共同速度BCDE9.第23頁/共46頁第二十四頁，共46頁。第24頁/共46頁第二十五頁，共46頁。10.(2010泰州模擬)某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“驗證動量守恒定律”的實驗氣墊導軌裝置(zhungzh)如圖1314(a)所示，所用的氣墊導軌裝置(zhungzh)由導軌、滑塊、彈射架等組成在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к?/p>

13、空腔內(nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差第25頁/共46頁第二十六頁，共46頁。(1)下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平；向氣墊導軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側(wi c)，將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導軌的中間；先_，然后_，讓滑塊帶動紙帶一起運動；接通(ji tn)打點計時器的電源放開(fn ki

14、)滑塊1第26頁/共46頁第二十七頁，共46頁。取下紙帶，重復步驟，選出理想的紙帶如圖(b)所示；測得滑塊1的質(zhì)量310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g. (2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為_kgm/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為_kgm/s(保留(boli)三位有效數(shù)字)(3)試說明(2)中兩結果不完全相等的主要原因是_.紙帶與打點(d din)計時器限位孔間有摩擦 第27頁/共46頁第二十八頁，共46頁。第28頁/共46頁第二十九頁，共46頁。11彈性球1用細線懸掛于O點，O點正下方桌子的邊沿有一豎直立柱實驗(shyn)

15、時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點測出有關數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a.B點離水平桌面的距離為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外：(1)還需要測量的量是_、_和_(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗(shyn)中動量守恒的表達式為_(忽略小球的大小)(1)彈性(tnxng)球1、2的質(zhì)量m1、m2立柱高h桌面高H 第29頁/共46頁第三十頁，共46頁。第30頁/共46頁第三十一頁，共4

16、6頁。12如圖所示，在實驗室用兩端帶有豎直擋板C和D的氣墊導軌和有固定(gdng)擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A和B做“探究碰撞中的守恒量”的實驗，實驗步驟如下：.把兩滑塊A和B緊貼在一起，在A上放質(zhì)量為m的砝碼，置于導軌上，用電動卡銷卡住A和B，在A和B的固定(gdng)擋板間放入一輕彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)；第31頁/共46頁第三十二頁，共46頁。.按下電鈕使電動卡銷放開，同時啟動兩個記錄兩滑塊運動時間的電子計時器，當A和B與固定擋板C和D碰撞的同時，電子計時器自動停表，記下A至C的運動時間t1，B至D的運動時間t2；.重復幾次，取t1和t2的平均值(1)在調(diào)整氣墊導軌時應注意 ；(

17、2)應測量的數(shù)據(jù)還有 ；(3)只要(zhyo)關系式 成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和使氣墊導軌水平(shupng)滑塊A的左端到擋板(dn bn)C的距離s1和滑塊B的右端到擋板D的距離s2第32頁/共46頁第三十三頁，共46頁。13.如圖1所示，質(zhì)量為M的楔形物體靜止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足夠長，與水平方向的夾角為.一個質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端沿斜面向上以初速度(sd)v0開始運動當小物塊沿斜面向上運動到最高點時，速度(sd)大小為v，距地面高度為h，則下列關系式中正確的是( )BD第33頁/共46頁第三十四頁，共46頁。14.質(zhì)量m10.3 kg的小車靜止在光滑的水

18、平面上，車長L1.5 m，現(xiàn)有質(zhì)量m20.2 kg可視為質(zhì)點的物塊，以水平向右的速度(sd)v02 m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對靜止物塊與車面間的動摩擦因數(shù)，取g10 m/s2，求： (1)物塊在車面上滑行的時間t；(2)要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度(sd)v0不超過多少第34頁/共46頁第三十五頁，共46頁。15.如圖5所示，光滑的水平地面上有一質(zhì)量為M3 kg的木板，其左端放有一可看成質(zhì)點、質(zhì)量m1 kg的重物，右方有一豎直的墻重物與木板間的動摩擦因數(shù)為0.5.使木板與重物以共同(gngtng)的速度v06 m/s向右運動，某時刻木板與墻發(fā)生碰撞

19、，經(jīng)t0.1 s木板以v14 m/s的速度返回，重力加速度為g10 m/s2.求：(1)墻壁對木板的平均作用(zuyng)力的大小；(2)板與墻作用(zuyng)時間很短，忽略碰撞過程中重物的速度變化若重物不從木板上掉下來，則木板的最小長度為多少第35頁/共46頁第三十六頁，共46頁。16.如圖1所示，半徑和動能都相等的兩個小球相向而行甲球質(zhì)量m甲大于乙球質(zhì)量m乙，水平面是光滑的，兩球做對心碰撞以后的運動(yndng)情況可能是下列哪些情況()A甲球速度為零，乙球速度不為零B兩球速度都不為零C乙球速度為零，甲球速度不為零D兩球都以各自原來(yunli)的速率反向運動AB第36頁/共46頁第三十

20、七頁，共46頁。17.質(zhì)量(zhling)為M的物塊以速度v運動，與質(zhì)量(zhling)為m的靜止物塊發(fā)生正碰，碰撞后二者的動量正好相等二者質(zhì)量(zhling)之比可能為()A6 B3 C4 D5B第37頁/共46頁第三十八頁，共46頁。18.靜止在光滑水平面上的物體，受到水平拉力F的作用，拉力F隨時間t變化的圖象如圖2所示，則下列說法中正確的是()A04 s內(nèi)物體的位移為零B04 s內(nèi)拉力對物體做功為零C4 s末物體的動量(dngling)為零D04 s內(nèi)拉力對物體沖量為零CD第38頁/共46頁第三十九頁，共46頁。19(多選)下面關于物體動量和沖量的說法正確的是()A物體所受合外力沖量越大

21、，它的動量也越大B物體所受合外力沖量不為(b wi)零，它的動量一定要改變C物體動量增量的方向，就是它所受沖量的方向D物體所受合外力越大，它的動量變化就越快BCD第39頁/共46頁第四十頁，共46頁。20.如圖5所示，在光滑水平面上靜止放著兩個相互接觸的木塊A、B，質(zhì)量分別為m1和m2，今有一子彈(zdn)水平穿過兩木塊設子彈(zdn)穿過木塊A、B的時間分別為t1和t2，木塊對子彈(zdn)的阻力恒為Ff，則子彈(zdn)穿過兩木塊后，木塊A的速度大小是()B第40頁/共46頁第四十一頁，共46頁。21排球運動是一項同學們喜歡的體育運動為了了解排球的某些性能，某同學讓排球從距地面高h11.8

22、 m處自由落下，測出該排球從開始下落到第一次反彈(fn dn)到最高點所用時間為t1.4 s，第一次反彈(fn dn)的高度為h21.25 m已知排球的質(zhì)量為m0.5 kg，g取10 m/s2，不計空氣阻力求：(1)排球與地面的作用時間；(2)排球?qū)Φ孛娴钠骄饔昧Φ拇笮〉?1頁/共46頁第四十二頁，共46頁。22. (多選)如圖1所示，A、B兩木塊緊靠在一起且靜止于光滑水平面上，木塊C以一定的初速度v0從A的左端開始向右滑行，最后停在B木塊的右端，對此過程，下列敘述(xsh)正確的是()A當C在A上滑行時，A、C組成的系統(tǒng)(xtng)動量守恒B當C在B上滑行時，B、C組成的系統(tǒng)(xtng)動量守恒C無論C是在A上滑行還是在B上滑行，A、B