實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律第1頁(yè)，共35頁(yè)。第2頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P240)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒．探究一維彈性碰撞的特點(diǎn)．二、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′，找出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v′1＋m2v′2，看碰撞動(dòng)量是否守恒．第3頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)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、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．方案二：帶細(xì)線(xiàn)的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等．方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(chē)(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥．方案四：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．第4頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)四、實(shí)驗(yàn)步驟方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)

1.測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量．安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌．實(shí)驗(yàn)：接通電源，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(①改變滑塊的質(zhì)量．②改變滑塊的初速度大小和方向)．驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒．第5頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)方案二：利用等長(zhǎng)懸線(xiàn)懸掛等大小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)

1.測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2.安裝：把兩個(gè)等大小球用等長(zhǎng)懸線(xiàn)懸掛起來(lái)．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．測(cè)速度：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度．改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒．第6頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)第7頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)第8頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P241)要點(diǎn)一

注意事項(xiàng)前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”．方案提醒：(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)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平．第9頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)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(xiàn)上，且剛好接觸，擺線(xiàn)豎直．將小球拉起后，兩條擺線(xiàn)應(yīng)在同一豎直平面內(nèi)．若利用長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板下墊一小木片用以平衡摩擦力．若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：①斜槽末端的切線(xiàn)必須水平；②入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；③選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；④實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變．

3．探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變．第10頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)要點(diǎn)二

誤差分析1.系統(tǒng)誤差：主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求，即：

(1)碰撞是否為一維碰撞；(2)實(shí)驗(yàn)是否滿(mǎn)足動(dòng)量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)是否平衡掉摩擦力．2．偶然誤差：主要來(lái)源于質(zhì)量m和速度v的測(cè)量．第11頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)某同學(xué)用如右圖所示裝置來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，讓質(zhì)量為m1的小球從斜糟某處由靜止開(kāi)始滾下，與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞．(1)實(shí)驗(yàn)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(xiàn)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12頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)(2)實(shí)驗(yàn)中必須測(cè)量的物理量是

．第13頁(yè)，共35頁(yè)。A．小球的質(zhì)量m1和m2C．小球半徑R1和R2E．桌面離地面的高度HB．小球起始高度hD．小球起飛的時(shí)間tF．小球飛出的水平距離s[解析]

本題考查驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法．(1)實(shí)驗(yàn)中為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，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(méi)必要保證光滑，故B、C、D正確．(2)必須測(cè)量?jī)汕蛸|(zhì)量m1、m2和小球平拋的水平距離，故選A、F.[答案]

(1)BCD

(2)AFRJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P241)題型一

實(shí)驗(yàn)原理的理解和誤差分析例1

(2011·遼寧模擬)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如下圖(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(gè)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(huì)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14頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)(1)下面是實(shí)驗(yàn)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)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直

至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，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；把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；第15頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)⑥先

，然后

，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；⑦取下紙帶．重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如上圖(b)所示；⑧測(cè)得滑塊1的質(zhì)量310

g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205

g.完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02

s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為

kg·m/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為

kg·m/s.(保留三位有效數(shù)字)試說(shuō)明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是

．第16頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)[答案](1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開(kāi)滑塊1(2)0.620

0.618(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦第17頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)題型二

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理例2

某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．圖中兩擺擺長(zhǎng)相同，懸掛于同一高度，A、B兩擺球均很小，質(zhì)量之比為1∶2.當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其側(cè)面剛好接觸．向右上方拉動(dòng)B球使其擺線(xiàn)伸直并與豎直方向成45°角，然后將其由靜止釋放．結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動(dòng)，且最大擺角成30°.若本實(shí)驗(yàn)允許的最大誤差為±4%，此實(shí)驗(yàn)是否成功地驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律？第18頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)第19頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)[答案]見(jiàn)解析第20頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P242)1．某同學(xué)用下圖甲所示的裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球(mA>mB)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．圖甲中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．第21頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為

cm；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)字母)水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離

B．A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離

C．測(cè)量A球或B球的直徑D．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)

E．測(cè)量O點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度第22頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)(3)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的說(shuō)法中正確的是(

)A．釋放點(diǎn)越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小

B．釋放點(diǎn)越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小，兩球速度的測(cè)量越準(zhǔn)確C．釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動(dòng)量之差越小，誤差越小D．釋放點(diǎn)越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道?duì)被碰小球的阻力越小第23頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)[解析](1)用一盡可能小的圓把小球落點(diǎn)圈在里面，由此可見(jiàn)圓心的位置是64.7

cm，這就是小球落點(diǎn)的平均位置．本實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的數(shù)據(jù)有：兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2，三個(gè)落點(diǎn)的距離x1、x2、x3，所以應(yīng)選A、B、D.入射小球的釋放點(diǎn)越高．入射小球碰前速度越大，相碰時(shí)內(nèi)力越大，阻力的影響相對(duì)減小，可以較好地滿(mǎn)足動(dòng)量守恒的條件．也有利于減少測(cè)量水平位移時(shí)的相對(duì)誤差，從而使實(shí)驗(yàn)的誤差減小，選項(xiàng)C正確．[答案](1)64.7(64.5～64.9均可)(2)A、B、D

(3)C第24頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)2．某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細(xì)線(xiàn)連接，中間夾一被壓縮了的輕質(zhì)彈簧，如右圖所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細(xì)線(xiàn)，觀察木塊的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)行必要的測(cè)量，驗(yàn)證物體間相互作用時(shí)動(dòng)量守

恒．(1)該同學(xué)還必須有的器材是

．(2)需要直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是

.(3)用所得數(shù)據(jù)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的關(guān)系式是

．[解析]這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路與課本上采用的實(shí)驗(yàn)的原理完全相同，也是通過(guò)測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)的位移來(lái)代替它們作用完畢時(shí)的速度．第25頁(yè)，共35頁(yè)。[答案]

(1)刻度尺、天平(2)兩木塊的質(zhì)量m1、m2和兩木塊落地點(diǎn)分別到桌子兩側(cè)邊緣的水平距離x1、x2

(3)m1x1＝m2x2RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)3．如右圖所示是用來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置．彈性球1用細(xì)線(xiàn)懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)正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)正下方時(shí)與球2發(fā)生對(duì)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(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒．現(xiàn)已測(cè)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.此外：第26頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)還需要測(cè)量的量是

、

和

．根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)．該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為

．(忽略小球的大小)[解析]

(1)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒必須知道兩球碰撞前后的動(dòng)量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機(jī)械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測(cè)量彈性球1的質(zhì)量m1，就能求出彈性球1的動(dòng)量變化；根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律只要測(cè)出立柱高h(yuǎn)和桌面高H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化，故只要測(cè)量彈性球2的質(zhì)量和立柱高h(yuǎn)、桌面高H就能求出彈性球2的動(dòng)量變化．第27頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)第28頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)4．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，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)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(yàn)證動(dòng)量守

恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如上圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì))，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：a．用天平分別測(cè)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；在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷(xiāo)鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；用刻度尺測(cè)出A的左端至擋板C的距離L1；按下電鈕放開(kāi)卡銷(xiāo)，同時(shí)分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)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(dòng)時(shí)間t1和t2.第29頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量及其符號(hào)是

．利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是

，上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因有

(至少答出兩點(diǎn))．第30頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版·物理新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)第31頁(yè)，共35頁(yè)。RJ版

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物理 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)5．(2011·北京理綜)如圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通過(guò)僅測(cè)量

(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問(wèn)題．小球開(kāi)始釋放高度h小球拋出