物理一輪復(fù)習(xí)課件實驗七驗證動量守恒定律

1、高考資源網(wǎng),1,實驗七：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 pm1v1m2v2 及 碰撞后的動量 pm1v1m2v2，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：,高考資源網(wǎng),2,(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：斜槽，大小相 等、質(zhì)量不同的小鋼球兩個，重錘線一條，白紙，復(fù)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

2、案所用器材：氣墊導(dǎo)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,高考資源網(wǎng),3,3利用平拋運動測速度的實驗原理 (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(yīng)有 m1v1m1v1m2v2. (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,m1OPm1OMm2ON.(見圖 S71) 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 .,圖 S71,高考資源網(wǎng),4,(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

3、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(fù)寫紙,(4)在白紙上記下重錘線所指的位置 O，它表示入射小球 m1,碰前的球心豎直投影的位置,(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(fù) 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.,高考資源網(wǎng),5,(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(fù) 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

4、線，取 OO2r，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、ON 的長度，把兩小球 的質(zhì)量和相應(yīng)的水平位移數(shù)值代入 m1OPm1OMm2ON， 看是否成立,(9)整理實驗器材放回原處,高考資源網(wǎng),6,5利用平拋運動測速度實驗的注意事項 (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(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量，即 m1m2，,且 r1r2r .,高考資源網(wǎng),7,【跟蹤訓(xùn)練】 1如圖 S72 所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示 意圖. 圖 S72 (1)若入射小球質(zhì)量為 m1，半徑為 r1；被

5、碰小球質(zhì)量為 m2，,半徑為 r2，則(,),C,Am1m2，r1r2 Cm1m2，r1r2,Bm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2,高考資源網(wǎng),8,(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 C天平,B游標(biāo)卡尺 D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,AC,m1OPm1OMm2ON,高考資源網(wǎng),9,2某同學(xué)用圖 S73 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

6、，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(fù)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(fù)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 S73 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,高考資源網(wǎng),10,(1)碰撞后 B 球的水平射程應(yīng)取為_.,(2)在以下選項中，哪些是本次

7、實驗必須進行的測量？答：,_(填選項號),A.水平槽上未放 B 球時，測量 A 球落點位置到 O 點的距離 B. A 球與 B 球碰撞后，測量 A 球落點位置到 O 點的距離,圖 S73,甲,乙,高考資源網(wǎng),11,C.測量 A 球或 B 球的直徑 D.測量 A 球和 B 球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比) E.測量 G 點相對水平槽面的高度,答案：(1)64.7(2)ABD,解析：(1)將 10 個點圈在內(nèi)的最小圓的圓心作為落點平均 位置，可由刻度尺測得碰撞后 B 球的水平射程為 64.7 ，因最后 一位數(shù)字為估計值，所以允許誤差 0.1 ，因此 64.6 和 64.8 也 是正確的 (2)從同一高度

8、做平拋運動的物體飛行時間 t 相同，所以需 要測出的量有：不碰時 A 球的水平射程，碰后A 球的水平射程，,高考資源網(wǎng),12,題型,實驗過程的考查和實驗結(jié)論的應(yīng)用,【例題】(2011 年北京卷)如圖 S74，用“碰撞實驗器” 可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞 前后的動量關(guān)系,圖 S74,高考資源網(wǎng),13,(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的但 是，可以通過僅測量_(填選項前的符號)，間接地解決 這個問題,A小球開始釋放高度 h,B小球拋出點距地面的高度 H C小球做平拋運動的射程,高考資源網(wǎng),14,(2)圖 S74 中 O 點是小球拋出點在地面上的垂直投影實

9、 驗時，先讓入射球 m1 多次從斜軌上 S 位置靜止釋放，找到其平 均落地點的位置 P，測量平拋射程 OP然后，把被碰小球 m2 靜置于軌道的水平部分，再將入射球 m1 從斜軌上 S 位置靜止釋 放，與小球 m2 相碰，并多次重復(fù)接下來要完成的必要步驟是 _(填選項前的符號),A用天平測量兩個小球的質(zhì)量 m1、m2 B測量小球 m1 開始釋放高度 h C測量拋出點距地面的高度 H,D分別找到 m1、m2 相碰后平均落地點的位置 M、N E測量平拋射程 OM、ON,高考資源網(wǎng),15,(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為 _用(2)中測量的量表示；若碰撞是彈性碰 撞，那么還應(yīng)滿足的表達

10、式為_用(2)中測量的量 表示 (4)經(jīng)測定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點的平均位 置距 O 點的距離如圖 S75 所示碰撞前后 m1 的動量分別為 p1 與 p1，則 p1p1_11；若碰撞結(jié)束時 m2 的動 量為 p2，則 p1p211_.實驗結(jié)果表明，碰撞前、,后總動量的比值,為_,p1p2,p1,高考資源網(wǎng),16,圖 S75,(5)有同學(xué)認為，在上述實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì)，其 他條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的射程增大請你用 (4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球 m2 平拋運動射程 ON 的最大值為_cm.,高考資源網(wǎng),17,解析：(1)在落地高度不變的情況

11、下，水平位移就能反映平 拋初速度的大小，所以，僅測量小球做平拋運動的射程就能間 接測量速度 (2)測量平均落點的位置，找到平拋的水平位移，因此步驟中 D、E 是必須的，而且 D 先 E 后，至于用天平測質(zhì)量先后均可,高考資源網(wǎng),18,所以若兩球相碰前后的動量守恒，則 m1OM m2ON m1OP 成立，若碰撞是彈性碰撞，動能守恒，則 m1OM 2m2ON 2m1OP 2 成立,高考資源網(wǎng),19,答案：(1)C,(2)ADE 或 DAE 或 DEA,(3)m1OMm2ONm1OPm1OM 2m2ON 2m1OP 2,(4)14,2.9,11.01,(5)76.80,高考資源網(wǎng),20,【觸類旁通】

12、,1用半徑相同的小球 1 和小球 2 的碰撞驗證動量守恒定 律，實驗裝置如圖 S76 所示，斜槽與水平槽圓滑連接安裝 好實驗裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下重 錘線所指的位置 O接下來的實驗步驟如下：,圖 S76,高考資源網(wǎng),21,步驟 1：不放小球 2，讓小球 1 從斜槽上 A 點由靜止?jié)L下， 并落在地面上重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所有落點 圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置；,步驟 2：把小球 2 放在斜槽前端邊緣位置 B，讓小球 1 從 A 點由靜止?jié)L下，使它們碰撞重復(fù)多次，并使用與步驟 1 同樣 的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點的平均位置；,步驟 3：用刻度尺分別

13、測量三個落地點的平均位置 M、P、,N 離 O 點的距離，即線段 OM、OP、ON 的長度,高考資源網(wǎng),22,(1)對于上述實驗操作，下列說法正確的是_ A應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下 B斜槽軌道必須光滑 C斜槽軌道末端必須水平 D實驗過程中，白紙可以移動，復(fù)寫紙不能移動 E小球 1 的質(zhì)量應(yīng)大于小球 2 的質(zhì)量 (2)本實驗除需測量線段 OM、OP、ON 的長度外，還需要,測量的物理量有_,C,AA、B 兩點間的高度差 h1 BB 點離地面的高度 h2 C小球 1 和小球 2 的質(zhì)量 m1、m2,D小球 1 和小球 2 的半徑 r,ACE,高考資源網(wǎng),23,(3)當(dāng)所測物理量滿足表

14、達式_(用所測 物理量的字母表示)時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律如果還 滿足表達式_(用所測物理量的字母表示) 時，即說明兩球碰撞時無機械能損失,圖 S77,m1OP 2m1OM 2m2ON 2,m1OPm1OMm2ON,高考資源網(wǎng),24,(4)完成上述實驗后，某實驗小組對上述裝置進行了改造， 如圖 S77 所示在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面， 斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接使小球 1 仍從斜槽上 A 點由靜止?jié)L下,重復(fù)實驗步驟 1 和 2 的操作，得到兩球落在斜面 上的平均落點 M、P、N.用刻度尺測量斜面頂點到 M、P、N 三點的距離分別為 l1、l2、l3.則驗證兩球碰撞過

15、程中動量守恒的 表達式為_(用所測物理量的字母表示),高考資源網(wǎng),25,2(2010 年珠海二模)如圖 S78 所示，某同學(xué)利用半徑相 同、質(zhì)量較小的 A 球和質(zhì)量較大的 B 球來探究動量守恒定律， 圖中 QR 為水平槽實驗時，他讓 A 球從斜槽上某一固定位置 G 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(fù) 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(fù)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：,高考資源網(wǎng),26,圖 S78 (1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析可得：M 點是 B 球的落點，則 N 點 是 A 球在_的落點，P 點是 A 球在_的落點(填,