2012屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)驗證動量守恒定律學(xué)案

1、2012屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)驗證動量守恒定律學(xué)案第三課時實驗：驗證動量守恒定律【教學(xué)要求】1了解本實驗的原理、器材選擇及實驗步驟；2學(xué)會處理實驗數(shù)據(jù)以及能解決實驗中出現(xiàn)的問題?！局R再現(xiàn)】一、實驗原理質(zhì)量為m1、m2的兩個小球發(fā)生正碰，若碰前m1運動，m2靜止，根 據(jù)動量守恒定律有：_。因小球從斜槽上滾下后做 _ ，由平拋運動知 識知，只要小球下落的高度相同， 在落地前運動的 _ 就相同，則小球的水平速度若用飛行時間作時間單位，數(shù)值上就等于小球飛出的。所以，只要測出小球的 _ 及兩球碰撞前后飛出的_，代入公式就可以驗證動量守恒定律。二、實驗器材 斜槽、大小相等不同質(zhì)量的小球兩個、重垂線一條、白

2、紙、復(fù)寫紙、 天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。三、實驗步驟1先用 _ 測出兩個小球質(zhì)量m1、m?2。2按圖安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使斜槽的末端點切線，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時在同一水平線上，且碰撞瞬間，入射球與被碰球的球心連 線與軌道末端的切線平行，以確保碰后的速度方向水平。A、 在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放 _ ;B、在白紙上記下重垂線所指的位置0,它表示入射球ml碰前的位置；C、 先不放被碰小球， 讓入射球從斜槽上同一高度滾下， 重復(fù) ,用園規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面,就是入射球不碰時的落點P；D、 把被碰球放在小支柱上，讓 _ 同一高

3、度滾下，使它們發(fā) 生正碰，重復(fù)10次，仿步驟5求出入射球落點的M和被碰球落點 的_N；E、 用刻度尺量出線段0M、OP、ON的長度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的速度數(shù)值代入 _ 看是否成立；F、整理器材放回原處。知識點一實驗原理 驗證動量守恒的裝置不一定與教材中的一致,考查時經(jīng)常以其它形式 出現(xiàn),但實驗原理應(yīng)該是相似的?！緫?yīng)用1】（07廣東省重點中學(xué)月考）氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器, 它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌 上,滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示， 采用的實驗步驟如下：a.用天平分

4、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C板的距離L1;e.按下電鈕放開卡銷，同時分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開 始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時計時結(jié)束，記下A,B分 別到達(dá)C、D的運動時間t1和t2.(1) 實驗中還應(yīng)測量的物理量是。(2) 利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)， 驗證動量守恒定律的表達(dá)式是， 上式中 算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是。導(dǎo)示:(1)B的右端至D板的距離L2 (2)；測量質(zhì)量、時間、距離等存在誤差，由于阻

5、力、氣墊導(dǎo)軌不水平 等造成誤差。知識點二數(shù)據(jù)的測量與處理1.數(shù)據(jù)測量：(1)用天平測ml和m2的質(zhì)量；(2)用刻度尺測量入 射小球單獨平拋的水平距離和碰后平拋的水平距離，被碰小球被碰后 平拋的水平距離。2.數(shù)據(jù)處理：在本實驗中，巧妙地運用了等效代換的方法.即用小球 做平拋運動的水平分位移代換平拋初速度，極為方便地代換出小球碰 撞前后的速度大??；由于本實驗僅限于研究系統(tǒng)在碰撞前后動量的關(guān)4)系，所以在研究時，各物理量的單位不一定要統(tǒng)一使用國際單位制單 位?！緫?yīng)用2】(江蘇省啟東市07屆期中測試) 如圖為實驗室中驗證動量守 恒實驗裝置示意圖(1)若入射小球質(zhì)量為ml，半徑為r1;被碰小球質(zhì)量為m2

6、，半徑為r2,則()A.m1m2r1r2B. m1m2r1C. m1m2r1=r2D.ml(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(biāo)卡尺C.天平D.彈簧秤E.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。(4)在實驗裝置中，若斜槽軌道是光滑的，則可以利用此裝置驗證小 球在斜槽上下滑過程中機(jī)械能守恒，這時需要測量的物理量有：小球 釋放初位置到斜槽末端的高度差hl;小球從斜槽末端做平拋運動的水 平移s、豎直高度h2,則所需驗證的關(guān)系

7、式為：_ 。導(dǎo)示:(1)C(2)AC(3)知識點三注意事項與誤差分析1實驗注意事項：（1）調(diào)整斜槽，使其末端的切線水平； （2）調(diào)節(jié)小 支柱的高度，使入射小球和被碰小球的球心處于同一高度； （3）入射 小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量； （4）入射小球每次必須從斜槽上 同一位置由靜止釋放； （5）選質(zhì)量大的小球作入射球； （6）實驗中實 驗桌、斜槽及白紙的位置始終不變。2誤差分析：（1）實驗中兩小球碰撞時，球心不在同一水平面上使 小球碰撞不是水平正碰，碰后小球不做嚴(yán)格地平拋運動； （2）入射小 球的釋放位置越高 兩小球碰撞時的內(nèi)力越大， 動量守恒的誤差越小， 由于碰撞瞬間摩擦力的影響使碰撞中動量

8、并不嚴(yán)格守恒；（3）實驗 中用落點所在圓的圓心作為落點帶來了誤差，可采取多次碰撞的方法 減小這種誤差?！緫?yīng)用3】在驗證碰撞中的動量守恒實驗中， 設(shè)人射球、 被碰球的質(zhì)量 分別為ml、m2,半徑分別為r1、r2，為了減小實驗誤差，下列說法正 確的是（）Am1=m2，r1r2 Bm1m2，rl=r2C.降低碰撞實驗器的高度D.入射小球釋放點要適當(dāng)高一些導(dǎo)示:因要求對心碰撞，故r仁r2;碰后兩球同時做平拋運動，故入射球 碰后運動方向不能改變，所以m1m2;降低碰撞實驗器高度將減少平 拋運動的時間，從而減小水平射程， 這樣做會增大測量的相對誤差；入射球釋放點位置適當(dāng)高一些會增大平拋的初速度，從而使水平

9、射程 增大，減小測量的偶然誤差。答案應(yīng)選：BD。 檢驗斜槽末端是否水平的方法是：將小球放在斜槽末端的水平部分，看其是否有明顯的運動傾向，若有則不水平，若無則水平。1“驗證動量守恒定律 ”的實驗裝置原來的教科書采用圖甲的方法，經(jīng) 過編者修改后，現(xiàn)行的教科書采用圖乙的方法。兩個實驗裝置的區(qū)別 在于 懸掛重垂線的位置不同； 圖甲中設(shè)計有一個支柱（通過調(diào)整，可使兩球的球心在同一水平線上；上面的小球被碰離開后，支柱立即 倒下），圖乙中沒有支柱。對于圖甲入射小球和被碰小球做平拋運動的 拋出點分別在通過0、o點的豎直線上，重垂線只確定了0點的位置。 比較這兩個實驗裝置，下列說法正確的是（）A.采用圖甲的實驗

10、裝置時，需要測出兩小球的直徑B.采用圖乙的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑C.為了減小誤差，采用圖甲的實驗裝置時，應(yīng)使斜槽末端水平部分光滑D.為了減小誤差，采用圖乙的實驗裝置時，應(yīng)使斜槽末端水平部分光滑2. （2008汕頭市一中期中）用如圖所示裝置來驗證動量守恒定律，質(zhì) 量為mB的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H;質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線栓好懸掛于0點，當(dāng)細(xì)線被拉直時0點到球心的距離 為L,且細(xì)線與豎直線之間夾角為aA球由靜止釋放，擺到最低點時 恰與B球發(fā)生正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針C推移到與豎直線夾 角為B處，B球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D,用來記錄B球的落點。

11、(1) 用圖中所示各個物理量的符號表示碰撞前后A、B兩球的動量(設(shè)A、B兩球的碰前動量分別為PA PB;碰后動量分別為PA、PB),貝卩：PA= PA;=PB= PB。(2) 請你提供兩條提高實驗的精度建議。3某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止 在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設(shè)計的具體 裝置如圖所示，在小車后連著紙帶， 電磁打點計時器電源頻率為50HZ， 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，并測得各計數(shù)點間距標(biāo)在圖上，A為起始運動的第一點，貝應(yīng)選 _ 段來計算A的碰前速度，而選_ 來計算A和B碰后的共同速度(以上兩格填 “AB“BC“CD或“DE);(2) 已測得小車A的質(zhì)量。m仁0.40kg