《高考風(fēng)向標(biāo)》年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題六 第2講 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件

第2講實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律考點(diǎn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

1．實(shí)驗(yàn)原理：在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，算出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2

及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量是否守恒． 2．實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)需測(cè)量物體質(zhì)量和速度，質(zhì)量可用天平直接測(cè)量，測(cè)速度的方案有：

(1)利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)速度．利用平拋運(yùn)動(dòng)下落高度相同時(shí)，水平速度與水平距離成正比．此方案所用器材是斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個(gè)、重垂線(xiàn)一條、白紙、復(fù)寫(xiě)紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板．

(2)利用光電門(mén)測(cè)速度，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度．此方案所用器材是氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．3．利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)速度的實(shí)驗(yàn)原理圖6－2－1

(1)質(zhì)量分別為m1

和m2

的兩小球發(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′. (2)各小球在同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，則動(dòng)量守恒時(shí)有：m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N(xiāo).(見(jiàn)實(shí)驗(yàn)圖6－2－1)4．利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)速度的實(shí)驗(yàn)步驟(1)先用天平測(cè)出小鋼球質(zhì)量m1、m2.

(2)按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)切線(xiàn)水平，把被碰小球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球碰撞時(shí)處于同一水平高度，確保碰撞后的速度方向水平．(3)在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫(xiě)紙．(4)在白紙上記下重垂線(xiàn)所指的位置O，它表示入射小球m1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(huà)盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射小球不碰時(shí)的落地點(diǎn)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(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N.(7)過(guò)O、N在紙上作一直線(xiàn)，取OO′＝2r，O′就是被碰小球碰撞時(shí)的球心豎直投影的位置．(8)用刻度尺量出線(xiàn)段OM、OP、O′N(xiāo)的長(zhǎng)度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的水平位移數(shù)值代入m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N(xiāo)，看是否成立．(9)整理實(shí)驗(yàn)器材放回原處．5．利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)速度實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)斜槽末端必須水平．(2)入射小球每次都必須從斜槽上同一高度滾下．(3)白紙鋪好后不能移動(dòng)．(4)入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量，即m1＞m2，且r1＝r2＝r.1．如圖6－2－2所示為實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.圖6－2－2(1)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則()CA．m1＞m2，r1＞r2C．m1＞m2，r1＝r2

B．m1＞m2，r1＜r2D．m1＜m2，r1＝r2(2)為完成此實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是____.(填下列對(duì)應(yīng)的字母) A．直尺 C．天平

B．游標(biāo)卡尺 D．秒表

(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，則關(guān)系式(用m1、m2

及圖中字母表示)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON成立，即表示碰撞中動(dòng)量守恒．AC

2．某同學(xué)用圖6－2－3甲中所示裝置通過(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(kāi)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(kāi)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，實(shí)驗(yàn)圖中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)痕跡如圖乙所示，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．甲乙

圖6－2－3 (1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_(kāi)_______. (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？答：______________(填選項(xiàng)號(hào))．水平平槽槽上上未未放放B球時(shí)時(shí)，，測(cè)測(cè)量量A球落落點(diǎn)點(diǎn)位位置置到到O點(diǎn)的的距距離離A球與與B球碰碰撞撞后后，，測(cè)測(cè)量量A球落落點(diǎn)點(diǎn)位位置置到到O點(diǎn)的的距距離離測(cè)量量A球或或B球的的直直徑徑測(cè)量量A球和和B球的的質(zhì)質(zhì)量量(或或兩兩球球質(zhì)質(zhì)量量之之比比)測(cè)量量G點(diǎn)相相對(duì)對(duì)水水平平槽槽面面的的高高度度答案案：：64.6A、、B、、D解析析：：(1)將10個(gè)點(diǎn)點(diǎn)圈圈在在內(nèi)內(nèi)的的最最小小圓圓的的圓圓心心作作為為落落點(diǎn)點(diǎn)平平均均位位置，，可可由由刻刻度度尺尺測(cè)測(cè)得得碰碰撞撞后后B球的的水水平平射射程程為為64.7，，因因最最后后一一位數(shù)數(shù)字字為為估估計(jì)計(jì)值值，，所所以以允允許許誤誤差差±±0.1，因因此此64.6和64.8也也是是正確確的的．．(2)從同同一一高高度度做做平平拋拋運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的物物體體飛飛行行時(shí)時(shí)間間t相同同，，所所以以需需要測(cè)測(cè)出出的的量量有有：：sA為不不碰碰時(shí)時(shí)A球的的水水平平射射程程，，sA′為碰碰后后A球的的水平平射射程程，，sB′為B球碰碰后后的的水水平平射射程程，，mA、mB的大大小小或或mA/mB的值值．．選選項(xiàng)項(xiàng)是是必必要要的的．．熱點(diǎn)點(diǎn)對(duì)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)原原理理考考查查【例例1】(2009年四四川川卷卷)氣墊墊導(dǎo)導(dǎo)軌軌(如如圖圖6－－2－－4甲甲)工工作作時(shí)時(shí)，，空氣氣從從導(dǎo)導(dǎo)軌軌表表面面的的小小孔孔噴噴出出，，在在導(dǎo)導(dǎo)軌軌表表面面和和滑滑塊塊內(nèi)內(nèi)表表面面之之間形形成一一層層薄薄薄薄的的空空氣氣層層，，使使滑滑塊塊不不與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌表表面面直直接接接接觸觸，，大大大大減減小了了滑滑塊塊運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)的的阻阻力力．．為為了了驗(yàn)驗(yàn)證證動(dòng)動(dòng)量量守守恒恒定定律律，，在在水水平平氣氣墊墊導(dǎo)軌軌上上放放置置兩兩個(gè)個(gè)質(zhì)質(zhì)量量均均為為a的的滑滑塊塊，，每每個(gè)個(gè)滑滑塊塊的的一一端端分分別別與與穿穿過(guò)打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器的的紙紙帶帶相相連連，，兩兩個(gè)個(gè)打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器所所用用電電源源的的頻頻率率均均為b.氣氣墊墊導(dǎo)導(dǎo)軌軌正正常常工工作作后后，，接接通通兩兩個(gè)個(gè)打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器的的電電源源，，并并讓讓兩滑滑塊塊以以不不同同的的速速度度相相向向運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，兩兩滑滑塊塊相相碰碰后后粘粘在在一一起起繼繼續(xù)續(xù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)．．圖圖乙乙為為某某次次實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)打打出出的的、、點(diǎn)點(diǎn)跡跡清清晰晰的的紙紙帶帶的的一一部部分分帶上以同間距的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長(zhǎng)度s1、s2

和s3.若題中各物理量的單位均為國(guó)際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動(dòng)量大小分別為_(kāi)_______、________，兩滑塊的總動(dòng)量大小為_(kāi)_______；碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為_(kāi)_______．重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證．圖6－－2－4實(shí)驗(yàn)主要要考查對(duì)對(duì)實(shí)驗(yàn)原原理的理理解，本本實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康氖球?yàn)證動(dòng)動(dòng)量守恒恒定律，，則主要要是測(cè)量量質(zhì)量和和速度，，而速度度測(cè)量設(shè)計(jì)方法法很多，，要能根根據(jù)題給給條件弄弄清題1．(2010年珠海二二模)如圖6－2－5所所示，，某同同學(xué)利利用半半徑相同、、質(zhì)量量較小小的A球和質(zhì)質(zhì)量較較大的的B球來(lái)探探究動(dòng)動(dòng)量守守恒定定律，，圖中由靜止?jié)L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；再把B球放在水平槽末端，讓A球仍從位置G由靜止?jié)L下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自落點(diǎn)的痕跡，重復(fù)操作10次．圖中的O點(diǎn)是水平槽末端的垂直投影點(diǎn)．用天平稱(chēng)量出兩球的質(zhì)量，用米尺測(cè)量出各球落點(diǎn)的平均位置到O點(diǎn)的距離，如下表：mA/gmB/gOM/cmON/cmOP/cm10.040.039.3054.8598.29圖6－2－5(1)根據(jù)據(jù)表中中的數(shù)數(shù)據(jù)分分析可可得：：M點(diǎn)是B球的落落點(diǎn)，，則N點(diǎn)是A球在__________的的落點(diǎn)點(diǎn)，P點(diǎn)是A球在__________的的落點(diǎn)點(diǎn)．(填““碰撞撞前””或““碰撞撞后””)(2)取小小球做做平拋拋運(yùn)動(dòng)動(dòng)的時(shí)時(shí)間為為單位位時(shí)間間，用用mA、mB和圖中中字母表表示碰碰撞前前的總總動(dòng)量量p1＝____________，碰碰撞后后的總總動(dòng)量量p2＝______________________.(3)將將表中中數(shù)據(jù)據(jù)代入入發(fā)現(xiàn)現(xiàn)p1________p2(填“大大于”、““等于”或“小小于”)，，其主要原原因是：__________________________________________________________________________________________答案：(1)碰撞撞后碰撞前(2)mA·OP(3)小于于mB·OM－mA·ONA球碰后反彈回去，在在軌道上運(yùn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程程中，要克服摩擦力力做功而消消耗機(jī)械能能，它再次次運(yùn)動(dòng)到斜斜槽末端時(shí)時(shí)，速度較碰撞后小，因此mB·OM－mA·ON比mA·OP要大．易錯(cuò)點(diǎn)：驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守守恒定律實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收收集【例1】(單選)在做“驗(yàn)證證碰撞中的的動(dòng)量守恒恒”的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，必須測(cè)量的的物理量有有()D①入射小球球和被碰小小球的質(zhì)量量②入射小球球和被碰小小球的半徑徑③入射小球球從斜槽上上由靜止釋釋放時(shí)的起起始高度④斜槽軌道道的末端到到地面的高高度⑤從相碰到到落地的時(shí)時(shí)間⑥入射小球球未與另一一小球碰撞撞時(shí)飛出的的水平距離離⑦入入射射小