「實(shí)驗(yàn)七」驗(yàn)證動量守恒定律

1、驗(yàn)證動量守恒定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證動量守恒定律二 實(shí)驗(yàn)原理m1v1 m2v2m1v1 m2v2三、實(shí)驗(yàn)器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、 滑塊（兩個(gè)）、 重物、 彈簧計(jì)、細(xì)繩、 彈性碰撞架、膠布、 撞針、橡皮泥等方案二：帶細(xì)線的擺球（兩套 ）、鐵架臺、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等方案三：光滑長木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車（兩個(gè) ）、天平、撞針、橡皮泥方案四：斜槽、小球（兩個(gè)）、天平、復(fù)寫紙、白紙等10方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)（如下圖所示）1 測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量2 安裝： 正確安裝好氣墊導(dǎo)軌3 實(shí)驗(yàn)： 接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度（改

2、變滑塊的質(zhì)量改變滑塊的初速度大小和方向） 4 驗(yàn)證： 一維碰撞中的動量守恒方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)（如右圖）1 測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、 m2.2 安裝：把兩個(gè)等大小球用等長懸線懸掛起來3 實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰4 測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度6 驗(yàn)證： 一維碰撞中的動量守恒5 改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)（如下圖）1 測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量2 安裝： 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長木板的一端，把

3、紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面，在兩小 車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥3 實(shí)驗(yàn)： 接通電源，讓小車A 運(yùn)動，小車B 靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動4 測速度：通過紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時(shí)間由v xt算出速度5 改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)方案四：利用斜槽上滾下的小球驗(yàn)證動量守恒定律（如下圖所示）1 測質(zhì)量： 用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏? 安裝：按照上圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平3 鋪紙：白紙?jiān)谙拢瑥?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好記下重垂線所指的位置 O.4 放球找點(diǎn)：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾

4、下，重復(fù)10 次用圓規(guī)畫盡量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5 碰撞找點(diǎn)：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10 次用步驟4 的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M 和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N.如下圖所示6 驗(yàn)證：連接 ON， 測量線段OP、 OM、 ON 的長度 將測量數(shù)據(jù)填入表中最后代入m1· OP m1· OM m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立7 結(jié)束： 整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處五、數(shù)據(jù)處理1 速度的測量方案一：滑塊速度的測量：v xt，式中x 為滑塊擋光片的寬度(儀器說

5、明書上給出，也可直接測量)，t 為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊(擋光片 )經(jīng)過光電門的時(shí)間方案二： 擺球速度的測量：v2gh， 式中 h 為小球釋放時(shí)(或碰撞后擺起的)高度， h 可用刻度尺測量(也可由量角器和擺長計(jì)算出)x方案三：小車速度的測量：v xt，式中x是紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，可用刻度尺測量，t為小車經(jīng)過 x的時(shí)間，可由打點(diǎn)間隔算出2 驗(yàn)證的表達(dá)式方案一、二、 三：m1v1m2v2m1 v1 m2v2.方案四：m1 ·OPm1 ·OM m2· ON.六、注意事項(xiàng)1 前提條件碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利

6、用水平儀確保導(dǎo)軌水平(2)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)(3)若利用長木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力(4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、 記錄的白紙的位置要始終保持不變考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作例 1 、如圖所示為“驗(yàn)證碰撞中的動量守恒”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(1)入射小球1 與被碰小球2 直徑相同，均為d，它們的質(zhì)量相比較，應(yīng)是(2)為了保證小球做平拋運(yùn)動，必須調(diào)整斜槽使(3)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)步驟

7、為A 在地面上依次鋪白紙和復(fù)寫紙B 確定重錘對應(yīng)點(diǎn)O.C不放球2，讓球1 從斜槽滑下，確定它落地點(diǎn)位置P.D 把球 2 放在立柱上，讓球1 從斜槽滑下，與球2 正碰后，確定球1 和球 2 落地點(diǎn)位置M 和 N.E用刻度尺量OM、 OP、 ON 的長度F看m1 OM m2 ON 與 m1 OP 是否相等，以驗(yàn)證動量守恒上述步驟有幾步不完善或有錯誤，請指出并寫出相應(yīng)的正確步驟(1)>(2)斜槽末端切線水平(3)D 不完善，小球1 應(yīng)從斜槽的同一高度由靜止釋放；F錯誤，應(yīng)驗(yàn)證：m1 OP m1 OM m2( ON d)1在做“驗(yàn)證碰撞中的動量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖(1)需要的測量儀器或工具

8、有A 秒表B 天平C刻度尺D千分尺E游標(biāo)卡尺F圓規(guī)(2)必須要求的條件是A 斜槽軌道盡量光滑以減少誤差B 斜槽軌道末端的切線必須水平C 入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等，且大小相同D 入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下(3)某次實(shí)驗(yàn)中得出的落點(diǎn)情況如圖所示，假設(shè)碰撞過程中動量守恒，則入射小球質(zhì)量m1 和被碰小球質(zhì)量m2之比為答案： (1)BCEF (2)BD(3)4 1考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例 1、現(xiàn)利用下圖(a)所示的裝置驗(yàn)證動量守恒定律，在圖(a)中，氣墊導(dǎo)軌上有A、 B 兩個(gè)滑塊，滑塊 A 右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖)的紙帶相連；滑塊B 左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光

9、片，光電計(jì)時(shí)器 (未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時(shí)間實(shí)驗(yàn)測得滑塊A的質(zhì)量 m1 0.310kg，滑塊B 的質(zhì)量m2 0.108 kg，遮光片的寬度d 1.00 cm；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f 50.0 Hz.將光電門固定在滑塊B 的右側(cè)，啟動打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A 一向右的初速度，使它與B 相碰，碰后光tB 3.500 ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示若實(shí)驗(yàn)允許的相對誤差絕對值(碰撞前后總動量之差碰前總動量× 100%)最大為 5%，本實(shí)驗(yàn)是否在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動量守恒定律？寫出運(yùn)算過程1氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊

10、懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動可視為沒有摩擦我們可以用帶豎直擋板C、 D 的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A、 B 探究碰撞采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：(彈簧的長度忽略不計(jì))a用天平分別測出滑塊A、 B 的質(zhì)量mA、 mB；b調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；c在A 和 B 間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；d用刻度尺測出A 的左端至擋板C 的距離L1；e按下電鈕放開卡銷，同時(shí)分別記錄滑塊A、 B 運(yùn)動時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工作，當(dāng)A、 B 滑塊分別碰撞擋板 C、 D 時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束，記下A、 B 分別到達(dá)C、D 的運(yùn)動時(shí)間t1 和 t2.(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測量的物理量及其符號是(2)作用前A、 B

11、兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為；作用后A、 B 兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為(3) 作 用 前 、 后 A 、 B 兩 滑 塊 質(zhì) 量 與 速 度 乘 積 之 和 并 不 完 全 相 等 ， 產(chǎn) 生 誤 差 的 原 因 有L1L2(至少答出兩點(diǎn)) 答案： (1)B的右端至擋板D 的距離L2 (2)0 mAL1 mBL2 t1t2考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)例 1、 如圖是用來驗(yàn)證動量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，彈性球1 用細(xì)線懸掛于O 點(diǎn)， O 點(diǎn)下方桌子的邊沿有一豎直立柱實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)懸點(diǎn)，使彈性球1 靜止時(shí)恰與立柱上的球2 接觸且兩球等高將球1 拉到 A 點(diǎn)，并使之靜止，同時(shí)把球2 放在立柱上釋放球1 ，當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正

12、下方時(shí)與球2 發(fā)生對心碰撞，碰后球1 向左最遠(yuǎn)可擺到B 點(diǎn)，球 2 落到水平地面上的C 點(diǎn) 測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1 、 2 兩球碰撞時(shí)動量守恒現(xiàn)已測出A 點(diǎn)離水平桌面的距離為a、B 點(diǎn)離水平桌面的距離為b， C 點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c.此處，(1)還需要測量的量是、 和 (2)2m1 a h 2m1 b h m2c(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動量守恒的表達(dá)式為 (忽略小球的大小)(1) 彈性球 1 、 2 的質(zhì)量m1、 m2 立柱高 h 桌面高 H1、用如圖所示的裝置進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：A 先測出滑塊A、 B 的質(zhì)量M 、 m 及滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)，查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭B 用細(xì)線將滑

13、塊A、 B 連接，使A、 B 間的彈簧壓縮，滑塊B 緊靠在桌邊C剪斷細(xì)線，測出滑塊B 做平拋運(yùn)動落地點(diǎn)到重垂線的水平距離x1 和滑塊 A沿桌面滑行的距離x2(1)為探究碰撞中的不變量，寫出還需測量的物理量及表示它們的字母：.(2)若 mv 為不變量，需驗(yàn)證的關(guān)系式為答案：(1)桌面離水平地面的高度h(2)M 2 g2x mx12gh 0練習(xí)1如圖為實(shí)驗(yàn)室常用的氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動量守恒的裝置兩帶有等寬遮光條的滑塊A 和B，質(zhì)量分別為mA、mB，在A、 B 間用細(xì)線水平壓緊一輕彈簧，將其置于氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌使其能實(shí)現(xiàn)自由靜止，這是表明 燒斷細(xì)線，滑塊A、 B 被彈簧彈開，光電門C、 D 記錄下兩遮

14、光條通過的時(shí)間分別為tA和tB，若有關(guān)系式，則說明該實(shí)驗(yàn)過程動量守恒答案： 氣墊導(dǎo)軌水平mAmB或 mA mB 0tatbtatb2把兩個(gè)大小相同、質(zhì)量不等的金屬球用細(xì)線連接起來，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，置于摩擦可以忽略 不計(jì)的水平桌面上，如圖所示，現(xiàn)燒斷細(xì)線，觀察兩球的運(yùn)動情況，進(jìn)行必要的測量，探究物體間發(fā)生相互作用時(shí)的不變量測量過程中：(1)還必須添加的器材有(2)需直接測量的數(shù)據(jù)是(3)需要驗(yàn)算的表達(dá)式如何表達(dá)？答案： (1)刻度尺、白紙、復(fù)寫紙、圖釘、細(xì)線、鉛錘、木板、天平(2)兩物體的質(zhì)量m1、 m2，水平射程x1 、 x2(3) m1x1m2x23在“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，

15、已有的實(shí)驗(yàn)器材有：斜槽軌道，大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個(gè)，重錘線一條，白紙，復(fù)寫紙，圓規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)中小球運(yùn)動軌跡及落點(diǎn)的情況簡圖如圖所示(1)實(shí)驗(yàn)前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意(2)實(shí)驗(yàn)中重復(fù)多次讓a球從斜槽上釋放，應(yīng)特別注意(3)實(shí)驗(yàn)中還缺少的測量器材有 (4)實(shí)驗(yàn)中需測量的物理量是(5)若該碰撞過程中動量守恒，則一定有關(guān)系式成立答案： (1)槽的末端的切線是水平的(2)讓a 球從同一高處靜止釋放滾下(3)天平、刻度尺(4)a 球的質(zhì)量ma和 b 球的質(zhì)量mb，線段OP 、 OM 和 ON 的長度(5)ma OP ma OM mb ON4某同學(xué)用如圖所示的裝置做驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)先將a 球從斜

16、槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10 次；再把同樣大小的b 球放在斜槽軌道末端水平段的最右端上，讓a 球仍從固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和b 球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10 次(1)本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有A 斜槽軌道末端距水平地面的高度HB 小球a、 b 的質(zhì)量ma、 mbC小球a、 b 的半徑 rD 小球a、 b 離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時(shí)間tE記錄紙上O 點(diǎn)到 A、 B、 C 各點(diǎn)的距離OA 、 OB 、 OCF a 球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h(2)放上被碰小球b，兩球(ma>mb)相碰后，小球a、 b

17、的落地點(diǎn)依次是圖中水平面上的點(diǎn)和點(diǎn)(3)某同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，測量了過程中的各個(gè)物理量，利用上述數(shù)據(jù)驗(yàn)證碰撞中的動量守恒，那么判斷和 在誤差允許范圍內(nèi)是否相等答案： (1)BE (2)A C (3)ma· OB ma· OA mb·OC5為了驗(yàn)證碰撞中的動量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是否為彈性碰撞，某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量相差比較大的小球，按下述步驟做了實(shí)驗(yàn)：用天平測出兩小球的質(zhì)量(分別為m1 和 m2，且m1> m2)按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材，將斜槽AB 固定在桌邊，使槽的末端切線水平，將一斜面BC 連接在斜槽末端先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置將小球m2 放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1 從斜槽頂端A 處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1 和 m2在斜面上的落點(diǎn)位置用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B