《高考風向標》年高考物理一輪復習 專題六 第2講 實驗：驗證動量守恒定律課件

第2講實驗：驗證動量守恒定律考點驗證動量守恒定律

1．實驗原理：在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，算出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2

及碰撞后的動量p′＝m1v1′＋m2v2′，即可驗證碰撞前后動量是否守恒． 2．實驗方案：實驗需測量物體質(zhì)量和速度，質(zhì)量可用天平直接測量，測速度的方案有：

(1)利用平拋運動測速度．利用平拋運動下落高度相同時，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、重垂線一條、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板．

(2)利用光電門測速度，利用配套的光電計時裝置測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軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．3．利用平拋運動測速度的實驗原理圖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

運動，m2

靜止，根據(jù)動量守恒定律應有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′. (2)各小球在同一高度做平拋運動，運動時間相等，則動量守恒時有：m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N.(見實驗圖6－2－1)4．利用平拋運動測速度的實驗步驟(1)先用天平測出小鋼球質(zhì)量m1、m2.

(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，確保碰撞后的速度方向水平．(3)在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙．(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OO′＝2r，O′就是被碰小球碰撞時的球心豎直投影的位置．(8)用刻度尺量出線段OM、OP、O′N的長度，把兩小球的質(zhì)量和相應的水平位移數(shù)值代入m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N，看是否成立．(9)整理實驗器材放回原處．5．利用平拋運動測速度實驗注意事項(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．(4)入射小球的質(zhì)量應大于被碰小球的質(zhì)量，即m1＞m2，且r1＝r2＝r.1．如圖6－2－2所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖.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)為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是____.(填下列對應的字母) A．直尺 C．天平

B．游標卡尺 D．秒表

(3)設入射小球的質(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，即表示碰撞中動量守恒．AC

2．某同學用圖6－2－3甲中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，實驗圖中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，米尺的零點與O點對齊．甲乙

圖6－2－3 (1)碰撞后B球的水平射程應取為________. (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)．水平平槽槽上上未未放放B球時時，，測測量量A球落落點點位位置置到到O點的的距距離離A球與與B球碰碰撞撞后后，，測測量量A球落落點點位位置置到到O點的的距距離離測量量A球或或B球的的直直徑徑測量量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)測量量G點相相對對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個點點圈圈在在內(nèi)內(nèi)的的最最小小圓圓的的圓圓心心作作為為落落點點平平均均位位置，，可可由由刻刻度度尺尺測測得得碰碰撞撞后后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)字字為為估估計計值值，，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運動動的的物物體體飛飛行行時時間間t相同同，，所所以以需需要測測出出的的量量有有：：sA為不不碰碰時時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．．選選項項是是必必要要的的．．熱點點對實實驗驗原原理理考考查查【例例1】(2009年四四川川卷卷)氣墊墊導導軌軌(如如圖圖6－－2－－4甲甲)工工作作時時，，空氣氣從從導導軌軌表表面面的的小小孔孔噴噴出出，，在在導導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導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運動動時時的的阻阻力力．．為為了了驗驗證證動動量量守守恒恒定定律律，，在在水水平平氣氣墊墊導軌軌上上放放置置兩兩個個質(zhì)質(zhì)量量均均為為a的的滑滑塊塊，，每每個個滑滑塊塊的的一一端端分分別別與與穿穿過打打點點計計時時器器的的紙紙帶帶相相連連，，兩兩個個打打點點計計時時器器所所用用電電源源的的頻頻率率均均為b.氣氣墊墊導導軌軌正正常常工工作作后后，，接接通通兩兩個個打打點點計計時時器器的的電電源源，，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運動動，，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)運運動．．圖圖乙乙為為某某次次實實驗驗打打出出的的、、點點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個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s1、s2

和s3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為________、________，兩滑塊的總動量大小為________；碰撞后兩滑塊的總動量大小為________．重復上述實驗，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證．圖6－－2－4實驗主要要考查對對實驗原原理的理理解，本本實驗目目的是驗證動動量守恒恒定律，，則主要要是測量量質(zhì)量和和速度，，而速度度測量設計方法法很多，，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球來探探究動動量守守恒定定律，，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的痕跡，重復操作10次．圖中的O點是水平槽末端的垂直投影點．用天平稱量出兩球的質(zhì)量，用米尺測量出各球落點的平均位置到O點的距離，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點是B球的落落點，，則N點是A球在__________的的落點點，P點是A球在__________的的落點點．(填““碰撞撞前””或““碰撞撞后””)(2)取小小球做做平拋拋運動動的時時間為為單位位時間間，用用mA、mB和圖中中字母表表示碰碰撞前前的總總動量量p1＝____________，碰碰撞后后的總總動量量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，在在軌道上運運動的過程程中，要克服摩擦力力做功而消消耗機械能能，它再次次運動到斜斜槽末端時時，速度較碰撞后小，因此mB·OM－mA·ON比mA·OP要大．易錯點：驗驗證動量守守恒定律實實驗數(shù)據(jù)收收集【例1】(單選)在做“驗證證碰撞中的的動量守恒恒”的實驗驗時，必須測量的的物理量有有()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時間⑥入射小球球未與另一一小球碰撞撞時飛出的的水平距離離⑦入入射射小