實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

1、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒。 二、實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中，測(cè)出相碰的兩物體的質(zhì)量m1和m2及碰撞前、后物體的速度v1、v2及v1、v2，找出碰撞前的動(dòng)量pm1v1m2v2及碰撞后的動(dòng)量pm1v1m2v2，看碰撞前、后動(dòng)量是否守恒。,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(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥。 方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個(gè)、重垂線一條、白紙、復(fù)寫(xiě)紙、天平、

2、刻度尺、圓規(guī)、三角板。,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。 (2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。 (3)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(改變滑塊的量改變滑塊的初速度大小和方向)。 (4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。,方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰撞驗(yàn) (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2。 (2)安裝：把兩個(gè)大小相等的小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(lái)。 (3)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。(4)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

3、撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度。 (5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 (6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。,(6)把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿步驟（5）求出入射小球落地點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N。 (7)過(guò)O和N在紙上作一直線。 (8)用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度把兩小球的 質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立。,六、注意事項(xiàng) 1前提條件 碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。 2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。 (2)若利用擺

4、球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)在同一水線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。,(3)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。 (4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意： 斜槽末端的切線必須水平； 入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放； 選質(zhì)量較大的小球作為入射小球； 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。 七、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)是否滿足動(dòng)量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平， 兩擺球是否等大，長(zhǎng)木板

5、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。,【例1】在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了使實(shí)驗(yàn)得到較好的效果： (1)在調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)注意調(diào)整軌道末端_ _； 這是為了_ (2)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，比較斜槽軌道上較低位置和較高位置，應(yīng)選擇_釋放小球， 理由是:,基本實(shí)驗(yàn)過(guò)程,切線沿水平方向,保證入射小球和被碰小球在碰后都能做平拋運(yùn)動(dòng),較高位置,因?yàn)槿肷淝蛟谂鲎睬翱色@得較大的速度，和被碰球之間的相互作用時(shí)間可以縮短，增大它們之間的相互作用力，球所受的阻力可忽略不計(jì),(3)如碰撞小球的半徑為r1，質(zhì)量為m2，實(shí)驗(yàn)記錄下小球的落點(diǎn)為M、P、N，如圖所示，則本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的根

6、據(jù)是看_,m1OM+m2ON是否與m1OP相等,1對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求不明確 2不能準(zhǔn)確確定小球的起點(diǎn)與落點(diǎn) 3不理解實(shí)驗(yàn)原理導(dǎo)致對(duì)所需測(cè)量的物理量不清楚,【例2】某同學(xué)用圖626(甲)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次圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上垂直投影點(diǎn).,B球落點(diǎn)痕跡如圖(乙)所

7、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,圖626,(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_(kāi)cm. (2)在以下選項(xiàng)中，哪些不是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？答_(填選項(xiàng)號(hào)) A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； BA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球與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G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度,64.265.2,ABD,【例3】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，在小車A的前端黏有橡皮泥，設(shè)法使小車A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止的小車B相碰并黏在一起，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)

8、計(jì)如圖 (甲)所示，在小車A的后面連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力,題型驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)的遷移運(yùn)用,(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖(乙)所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離在圖上標(biāo)出A為運(yùn)動(dòng)起始的點(diǎn)，則應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算A碰前的速度，應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度 (2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量mA=0.40kg，小車B的質(zhì)量mB=0.20kg，則由以上結(jié)果可得碰前總動(dòng)量=_kgm/s，碰后總動(dòng)量=_kgm/s.得到的結(jié)論是_(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字),【切入點(diǎn)】通過(guò)紙帶和文字?jǐn)⑹鲞M(jìn)行判斷，速度大時(shí)點(diǎn)之間距離大要知道平均速度的求法 【解析】 因?yàn)樾≤嘇與B碰撞前、后都做勻速運(yùn)動(dòng)，且碰后A與B黏合在一起，其共同速度比A原來(lái)的速度小所以應(yīng)選點(diǎn)跡分布均勻且點(diǎn)距較大的BC段計(jì)算A的碰前速度，點(diǎn)間距小的DE段計(jì)算A和B碰后的共同速度,【思維拓展】本題說(shuō)明了另外一種驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的例子，值得注意其方法，下題還列舉了用擺球做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)例對(duì)于相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，在解析過(guò)程中要從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行研究，不能對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行死記硬背,跟蹤訓(xùn)練1用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的水平面上，O點(diǎn)到A球球心的距離為L(zhǎng)，使懸線在A球釋放前張直，且與豎直線的