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1、动量守恒单摆动量守恒单摆第1页，本讲稿共23页2010模拟：模拟：验证碰撞中的动量守恒验证碰撞中的动量守恒(海淀东城朝阳一模海淀东城朝阳一模)、用单摆测用单摆测g（海淀朝阳丰台二模）、（海淀朝阳丰台二模）、测金属电阻率、测金属电阻率、多用电表、多用电表、牛顿第二定律牛顿第二定律、简谐振动、简谐振动、测金属测金属电阻率电阻率、测电动势和内阻测电动势和内阻、多用电表、匀加速运、多用电表、匀加速运动、动、小灯泡伏安曲线小灯泡伏安曲线、电表改装、电表改装第2页，本讲稿共23页高中物理实验总体上分为四类：高中物理实验总体上分为四类：基本仪器的使用基本仪器的使用测量性实验：单摆测重力加速度测量性实验：单摆
2、测重力加速度验证性实验：验证动量守恒验证性实验：验证动量守恒探究性实验：探究性实验：操作步骤、对原理的理解、操作步骤、对原理的理解、误差误差（碰撞实验中，统计法打碰撞实验中，统计法打10次找圆心的方法次找圆心的方法）第3页，本讲稿共23页原理：原理：质量为质量为m1的小的小球，以速度球，以速度v与原来静与原来静止的质量为止的质量为m2的小球的小球发生对心碰撞，碰后发生对心碰撞，碰后m1、m2的速度分别为的速度分别为v1、v2。如果系统动量。如果系统动量守恒，则有守恒，则有最大的好处在于最大的好处在于不必测量碰撞前后小球的速度不必测量碰撞前后小球的速度。第4页，本讲稿共23页实验步骤：实验步骤：
3、1、用天平测出两小球的质量、用天平测出两小球的质量 m1、m2。2、按图所示安装好实验装置，将、按图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，斜槽固定在桌边，并使斜槽末端并使斜槽末端点的切线水平。点的切线水平。3、在水平地上铺一张白纸，白纸在、在水平地上铺一张白纸，白纸在复写纸的复写纸的 下下面。面。在白纸上记下重锤线所指的位置在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球，它表示入射球m1碰前的位置。碰前的位置。第5页，本讲稿共23页实验步骤：实验步骤：4、先不放被碰小球，让入射球从斜槽上、先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处同一高度处由由静止静止开始滚下，重复开始滚下，重复10次，次，用圆
4、规作尽可能小的圆把所有的小球落用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置地点的平均位置P。5、再让入射小球从同一高度处由静止开始、再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下，使两球发生正碰，重复滚下，使两球发生正碰，重复10次，仿步次，仿步骤（骤（4）求出入射小球的落点的）求出入射小球的落点的平均位置平均位置M和被碰小球落点的平均和被碰小球落点的平均位置位置N。第6页，本讲稿共23页实验步骤：实验步骤：6、过、过O、P作一直线。作一直线。7、用刻度尺量出线段、用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。的长度。8、分别算出与
5、的值，看、分别算出与的值，看与在实验误差允许的范围与在实验误差允许的范围内是否相等。内是否相等。OPMNNM第7页，本讲稿共23页【注意事项注意事项】1、要调节好实验装置，使固定在桌、要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的边的斜槽末端点的切线水平切线水平。2、应使、应使入射小球的质量大于入射小球的质量大于被碰小球被碰小球的质量。的质量。3、每次入射小球从槽上、每次入射小球从槽上相同位置相同位置由静由静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一挡板，使小球靠着档板，然后释放小球。挡板，使小球靠着档板，然后释放小球。4、白纸铺好后不能移动。、白纸铺好后不能移动。第8
6、页，本讲稿共23页1、在、在“碰撞中的动量守恒碰撞中的动量守恒”实验中，下列关于小球落点说实验中，下列关于小球落点说法，正确的是（法，正确的是（）（）（考察原理和操作）考察原理和操作）A如果小球每次从同一点无初速释放，重复几次的如果小球每次从同一点无初速释放，重复几次的落点落点一定是重合一定是重合的。的。B由于偶然因素存在，重复操作时小球落点不重合是正由于偶然因素存在，重复操作时小球落点不重合是正常的，但落点应当比较密集常的，但落点应当比较密集C测定测定P点位置时，如果重复点位置时，如果重复10次的落点分别为次的落点分别为P1、P2、P3P10，则则OP应取应取OP1、OP2、OP3OP10的
7、平均值的平均值D用半径尽量小的圆把用半径尽量小的圆把P1、P2、P3P10圈住，这个圆的圈住，这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置圆心是入射小球落点的平均位置P。BD第9页，本讲稿共23页2在在“碰撞中的动量守恒碰撞中的动量守恒”实验中，产生误差的主要原实验中，产生误差的主要原因有（因有（）（）（误差来源）误差来源）A碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向。向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向。B小球在空中飞行时受到空气阻力。小球在空中飞行时受到空气阻力。C通过复写纸描得的各点，不
8、是理想的点，有一定的通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差。大小，从而带来作图上的误差。D测量长度时有误差。测量长度时有误差。ABCD第10页，本讲稿共23页3、（、（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：答：_(填选项号填选项号)。（操作）（操作）A水平槽上未放水平槽上未放B球时，测量球时，测量A球落点位置到球落点位置到O点点的距离的距离 BA球与球与B球碰撞后，测量球碰撞后，测量A球落点位置到球落点位置到O点的距离点的距离 C测量测量A球或球或B球的直径球的直径 D测量测量A球和球和B球的质量（或两
9、球质量之比）球的质量（或两球质量之比）E测量测量G点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度ABD第11页，本讲稿共23页4某同学设计了一个用打点计时器某同学设计了一个用打点计时器“验证动量守恒验证动量守恒”的的实验：在小车实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之作使之作匀速运动匀速运动。然后与原来静止在前方的小车。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合在相碰并粘合在一体，一体，继续作匀速运动继续作匀速运动。长木板下垫着小木片用以平衡。长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。摩擦力。BC（a）若已得到打点）若已得到打点纸带纸带如如图图所示，并所示，并测测得各得各计计
10、数点数点间间距距标标在在图图上。上。点点A为为运运动动起始的第一点。起始的第一点。则应选则应选 段来段来计计算小算小车车A的碰前速度。的碰前速度。应选应选 段来段来计计算小算小车车A和和B碰后的共同速度。碰后的共同速度。(选选填填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”）DE第12页，本讲稿共23页（2006天津卷天津卷22）用半径相同的两小球）用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意图如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。恒定律，实验装置示意图如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。实验时先不放实验时先不放B球，球，使使A球从斜槽上某一固定点球从斜槽上某一固定点C由静止滚
11、下，落到由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。再把位于水平地面的记录纸上留下痕迹。再把B球静置于水平槽前端边缘球静置于水平槽前端边缘处，让处，让A球仍从球仍从C处由静止滚下，处由静止滚下，A球和球和B球碰撞后分别落在记录纸上球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹。记录纸上的留下各自的痕迹。记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若测得各落点点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到痕迹到O点的距离：点的距离：OM=2.68cm，OP=8.62cm，ON=11.50cm，并知并知A、B两球的质量比为两球的质量比为2 1，则未放，则未放B球时球时A球落地点是记录纸上球落地点是记录纸上的的_点，系
12、统碰撞前总动量点，系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量与碰撞后总动量p的百分误差的百分误差_%(结果保留一位有效数字结果保留一位有效数字)。第13页，本讲稿共23页2010海淀一模海淀一模21（18分）分）（1）下列说法中下列说法中不不符合本实验要求的是符合本实验要求的是 。A入射球比靶球质量入射球比靶球质量大或者小均可大或者小均可，但二者的直径必须相同，但二者的直径必须相同B在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放止释放C安装轨道时，轨道末端必须水平安装轨道时，轨道末端必须水平D需要使用的测量仪器有天平和刻度尺需要使用的测
13、量仪器有天平和刻度尺实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点，经多次释放点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球平均落点位置为入射球，在记录纸上找到了两球平均落点位置为M、P、N，并测得，并测得它们到它们到O点的距离分别为点的距离分别为OM、OP和和ON。已知入射球的质量为。已知入射球的质量为m1，靶，靶球的质量为球的质量为m2，如果测得，如果测得 ，则认为成功验证了碰撞中的动量守恒。，则认为成功验证了碰撞中的动量守恒。A第14页，本讲稿共23页2010朝阳一模朝阳一模21.（3）如下图所示为气垫导轨。导轨上的两滑块质量相等，两如下图所示为气垫
14、导轨。导轨上的两滑块质量相等，两滑块上的挡光片宽度相同。现将气垫导轨水平放置做滑块上的挡光片宽度相同。现将气垫导轨水平放置做“验证动量守验证动量守恒定律恒定律”实验。实验中用滑块甲撞击静止在导轨上的滑块乙，碰撞前实验。实验中用滑块甲撞击静止在导轨上的滑块乙，碰撞前滑块乙处于静止状态。滑块乙处于静止状态。第一次在两滑块碰撞端安上弹簧片，第二次第一次在两滑块碰撞端安上弹簧片，第二次在两滑块碰撞端粘上橡皮泥。在两滑块碰撞端粘上橡皮泥。两次实验时滑块甲碰前通过光电门计两次实验时滑块甲碰前通过光电门计时装置记录的挡光片的挡光时间相等，时装置记录的挡光片的挡光时间相等，碰后滑块乙第一次和第二次通碰后滑块乙
15、第一次和第二次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间分别为过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间分别为t1、t2。通过实验验证了这。通过实验验证了这两次碰撞均遵守动量守恒定律，请你判断两次碰撞均遵守动量守恒定律，请你判断t1、t2的关系应为的关系应为t1_ t2（选（选填填“”、“”或或“”）。）。第15页，本讲稿共23页实验八实验八 用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度单摆在摆角很小时的振动是单摆在摆角很小时的振动是简谐运动简谐运动,只要测出摆长只要测出摆长l和周期和周期T，即可，即可计算出当地的重力加速度值。计算出当地的重力加速度值。第16页，本讲稿共23页实验八实验八 用单摆测定重力加
16、速度用单摆测定重力加速度1在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。将铁夹固定将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，桌面以外，把做好的单摆固定在铁夹上，把做好的单摆固定在铁夹上，使摆球自由使摆球自由下垂。下垂。2测量单摆的摆长测量单摆的摆长l：用游标卡尺测出摆球直径：用游标卡尺测出摆球直径d，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l0，则摆长，则摆长第17页，本讲稿共2
17、3页实验八实验八 用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度3测量单摆的周期测量单摆的周期T：把单摆从平衡位置：把单摆从平衡位置拉开一个小角度拉开一个小角度，使单摆在竖直平面内摆动，使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆用秒表测量单摆完成全振动完成全振动50次所用的时间次所用的时间t，求出完成一次全振动所用的平均时间，即求出完成一次全振动所用的平均时间，即单摆的周期单摆的周期T反复测量反复测量3次，再算出测得的周次，再算出测得的周期期T的平均值。将测量数据填入表中。的平均值。将测量数据填入表中。4将测出的摆长将测出的摆长l和周期和周期T代入公式，求代入公式，求出重力加速度出重力加速度g的值。的值
18、。第18页，本讲稿共23页注意事项注意事项1、选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，、选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过直径应较小，最好不超过2cm。2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。3、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不不要形成圆锥摆要形成圆锥摆。4、计算单摆的振动
19、次数时，应以摆球通过最低位、计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，以置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置后摆球从同一方向通过最低位置时时进行计数，且在数进行计数，且在数“零零”的同时按下秒表，开始计时的同时按下秒表，开始计时计数。计数。第19页，本讲稿共23页1某同学在做某同学在做“利用单摆测重力加速度利用单摆测重力加速度”实验中，实验中，先测得摆线长为先测得摆线长为101.00cm，摆球直径为，摆球直径为2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间。他测次所用的时间。他测得的得的g值偏小，可能的原因是值偏小，可能的原因是 A测摆线长时
20、测摆线长时摆线拉得过紧摆线拉得过紧 B摆线上端未牢固地系于悬点，振动中摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使出现松动，使摆线长度增加了摆线长度增加了 C开始计时时，秒表开始计时时，秒表过迟按下过迟按下 D实验中误将实验中误将49次全振动数为次全振动数为50次次第20页，本讲稿共23页（3）为了提高实验精度，在实验中可改变几次）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长摆长l并测出相应的周期并测出相应的周期T，从而得出一组对应的，从而得出一组对应的l与与T的数据，描点并作出的数据，描点并作出T2-l图线。图线。序号摆长l/mT2/s210.6002.4720.6502.6730.7002.8
21、840.7503.0850.8003.2960.8503.49第21页，本讲稿共23页某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度。实验步骤如下：度。实验步骤如下：A.按装置图安装好实验装置；按装置图安装好实验装置；B.用游标卡尺测量小球的直径用游标卡尺测量小球的直径d三次，求平均值；三次，求平均值；C.用米尺测量悬线的长度用米尺测量悬线的长度l0；D.让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球经过让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球经过最低点时开始计时，最低点时开始计时，并计数为并计数为0，此后小球每经过最，此后小球每经过最低点一次，低点一次，依次计数依次
22、计数1、2、3。当数到。当数到20时，停止计时，停止计时，测得时间为时，测得时间为t；E.多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤实验步骤C、D；F.计算出每个悬线长度对应的计算出每个悬线长度对应的t；G.以以t为纵坐标、为纵坐标、l为横坐标，为横坐标，作出作出t l0图线。图线。第22页，本讲稿共23页t/sl/m图3该同学根据实验数据，利用计算机作出该同学根据实验数据，利用计算机作出tl0图线如图图线如图3所示。根据图线拟合得到方程所示。根据图线拟合得到方程t404.0 l03.5。从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是分析正确的是()A.不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时；运动到最高点开始计时；B.开始计时后，开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数；而应记录小球做全振动的次数；C.不应作不应作tl0图线，而应作图线，而应作tl0图线；图线；D.不应作不应作t l0图线，而应作图线，而应作t(l0d）图线。）图线。第23页，本讲稿共23页