2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)-第6章-第4課時-實驗七-驗證動量守恒定律課件-人教大綱版2

驗證動量守恒定律．1．實驗原理：如圖6－4－1所示，質(zhì)量為m1和m2的兩個小球發(fā)生正碰，若碰前m1運動，m2靜止，根據(jù)動量守恒定律應(yīng)有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′.因小球從斜槽上滾下后做平拋運動，由平拋運動知識可知，只要小球下落的高度相同，在落地前運動的時間就相同，則小球的水平速度，若用飛行時間作時間第4課時實驗七驗證動量守恒定律第一頁，編輯于星期一：十四點六分。第一頁，編輯于星期四：二十點三十六分。

單位，在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離．因此，只要分別測出兩小球的質(zhì)量m1、m2和不放被碰小球時入射小球在空中飛出的水平距離OP，以及入射小球與被碰小球碰撞后在空中飛出的水平距離OM和ON，若m1OP在實驗誤差允許的范圍內(nèi)與m1OM＋m2ON相等，就驗證了兩小球組成的系統(tǒng)碰撞前后總動量守恒．2． 主要測量的物理量：(1)入射球質(zhì)量m1和被碰球質(zhì)量m2. (2)入射球平拋運動的水平位移OP，碰撞后兩球的水平位移OM和ON.第二頁，編輯于星期一：十四點六分。第二頁，編輯于星期四：二十點三十六分。斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個、重垂線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平一臺、刻度尺、圓規(guī)、三角板．一、測量小球的質(zhì)量及儀器安裝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6－4－2所示，安裝好實驗裝置，使斜槽的末端點切線水平．第三頁，編輯于星期一：十四點六分。第三頁，編輯于星期四：二十點三十六分。 3．在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，當小球落在復(fù)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.二、研究兩球的碰撞過程及落點 5．先不放上被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度滾下，重復(fù)10 次．用盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心P就是小球 落點的平均位置．第四頁，編輯于星期一：十四點六分。第四頁，編輯于星期四：二十點三十六分。6．把被碰小球放在斜槽前端邊緣處，讓入射小球從原來的高度滾下，使它們發(fā)生碰撞．重復(fù)實驗10次．用同樣的方法標出碰撞后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.1．本實驗中兩個小球質(zhì)量不同，一定是質(zhì)量大的作入射球，質(zhì)量小的作被碰球，如果用質(zhì)量小的與質(zhì)量大的相碰，則質(zhì)量小的球可能反彈，這樣就不能準確測定入射小球碰后的速度．第五頁，編輯于星期一：十四點六分。第五頁，編輯于星期四：二十點三十六分。2．該實驗要確保斜槽末端水平．檢驗是否水平的方法是：將小球輕輕放在斜槽末端的水平部分的任一位置，若小球均能保持靜止，則表明斜槽末端已水平．3．保證入射小球每次必須從同一高度由靜止?jié)L下，且盡可能地讓小球的釋放點高些．4．實驗過程中，實驗桌、斜槽及白紙的位置始終不變．5．在計算時一定要注意m1、m2和OP、OM、ON的對應(yīng)關(guān)系．6．如圖6－4－3所示．第六頁，編輯于星期一：十四點六分。第六頁，編輯于星期四：二十點三十六分。7．用刻度尺測量線段OM、OP、ON的長度．三、數(shù)據(jù)處理

把兩球的質(zhì)量和相應(yīng)的長度數(shù)值分別代入m1·OP與m1·OM＋m2·ON， 并比較二者是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等．第七頁，編輯于星期一：十四點六分。第七頁，編輯于星期四：二十點三十六分。【例1】如圖6－4－4所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖． (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() A．m1＞m2，r1＞r2 B．m1＞m2，r1＜r2 C．m1＞m2，r1＝r2 D．m1＜m2，r1＝r2第八頁，編輯于星期一：十四點六分。第八頁，編輯于星期四：二十點三十六分。(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(yīng)的字母)A．直尺B．游標卡尺C．天平D．彈簧秤E．秒表(3)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C．m1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度D．m1每次必須從同一高度處滾下第九頁，編輯于星期一：十四點六分。第九頁，編輯于星期四：二十點三十六分。(4)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s(5)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的平均位置，則關(guān)系式(用m1、m2及圖中字母表示)________________成立，即表示碰撞中動量守恒．第十頁，編輯于星期一：十四點六分。第十頁，編輯于星期四：二十點三十六分。解析：(1)兩小球要選等大的，且入射小球的質(zhì)量應(yīng)大些，故選C.(2)該實驗必須測出兩球平拋的水平位移和質(zhì)量，故必須用到直尺和天平，因兩球平拋起點相同，不用測小球直徑，故用不到B.故選AC.(3)實驗中為保證小球做平拋運動，斜槽末端必須水平，要使兩球碰后均平拋，兩球心必須在同一高度，要保證小球m1碰前速度不變，m1每次必須從同一高度滾下，斜槽沒必要保證光滑，故B、C、D正確．第十一頁，編輯于星期一：十四點六分。第十一頁，編輯于星期四：二十點三十六分。(4)必須測量兩球質(zhì)量m1、m2和小球平拋的水平距離，故選A、F.(5)因平拋落地時間相同，可用水平位移代替速度，故關(guān)系式為

答案：(1)C(2)AC(3)BCD(4)AF(5)

第十二頁，編輯于星期一：十四點六分。第十二頁，編輯于星期四：二十點三十六分?！纠?】某同學(xué)用如圖6－4－5所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，先將球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次，再把同樣大小的球b放在斜槽軌道水平端的最右端處靜止，讓球a仍從原來固定點由靜止開始滾下，且與b球相碰，碰后兩球分別落在記錄紙上的不同位置，重復(fù)10次．第十三頁，編輯于星期一：十四點六分。第十三頁，編輯于星期四：二十點三十六分。(1)確定小球的平均落點的方法是__________________(2)放上被碰小球，兩球相碰后，小球a、b的平均落點位置依次是圖中的點________和點________．(3)a、b兩球在記錄紙上留下的落點痕跡如圖6－4－6所示，其中米尺的零點與O點對齊，則撞后b球的水平射程應(yīng)為________cm.第十四頁，編輯于星期一：十四點六分。第十四頁，編輯于星期四：二十點三十六分。(4)某同學(xué)在做該實驗時，不小心把a、b球位置換了，即把質(zhì)量較大的a球(質(zhì)量為ma)當成了被碰球，把質(zhì)量較小的b球(質(zhì)量為mb)當成了入射球．結(jié)果b球單獨滾下時，平均落點為C點，而b球與a球相碰后不能向前拋出，b球和a球平均落點分別為A點和B點(如圖6－4－7所示)．該同學(xué)測出了相關(guān)的物理量，利用這些數(shù)據(jù)也能判斷碰撞中的動量守恒，判斷的依據(jù)是看________和________在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等．第十五頁，編輯于星期一：十四點六分。第十五頁，編輯于星期四：二十點三十六分。解析：(1)用圓規(guī)畫盡可能小的圓，把所有的落點圈在里面，圓心即是小球平均落點的位置．(2)碰前a球的速度大于碰后的速度，碰后b球的速度大于a球的速度，可知碰后小球a的平均落點位置是A，小球b的平均落點位置是C.(3)由第(2)問知，小球b的平均落點位置是C，利用最小圓法，b球的水平射程應(yīng)為44.50cm.(4)由實驗原理可知，判斷的依據(jù)是看mb×OC和ma×OB－mb×OA在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等．答案：(1)見解析(2)A

C(3)44.50(4)mb·OC

ma·OB－mb·OA第十六頁，編輯于星期一：十四點六分。第十六頁，編輯于星期四：二十點三十六分?！纠?】(2009·遼寧模擬)某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做驗證動量守恒定律的實驗．氣墊導(dǎo)軌裝置如圖6－4－8(a)所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?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(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．第十七頁，編輯于星期一：十四點六分。第十七頁，編輯于星期四：二十點三十六分。第十八頁，編輯于星期一：十四點六分。第十八頁，編輯于星期四：二十點三十六分。(1)下面是實驗的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，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；④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；第十九頁，編輯于星期一：十四點六分。第十九頁，編輯于星期四：二十點三十六分。⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑥先________，然后________，讓滑塊帶動紙帶一起運動；⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖6－4－8(b)所示；⑧測得滑塊1的質(zhì)量310g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g．完善實驗步驟⑥的內(nèi)容．(2)已知打點計時器每隔0.02s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________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)．(3)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_________________．第二十頁，編輯于星期一：十四點六分。第二十頁，編輯于星期四：二十點三十六分。解析：(1)實驗時應(yīng)先接通打點計時器的電源，再放開滑塊．(2)作用前系統(tǒng)的總動量為滑塊1的動量p0＝m1v0.v0＝m/s＝2m/s，p0＝0.31×2kg·m/s＝0.62kg·m/s.作用后系統(tǒng)的總動量為滑塊1和滑塊2的動量和，且此時兩