《物理第六章 碰撞与动量守恒 实验七 验证动量守恒定律.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理第六章 碰撞与动量守恒 实验七 验证动量守恒定律.ppt（44页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、实验七验证动量守恒定律实验七验证动量守恒定律实验基础实验基础热点定位热点定位跟踪训练跟踪训练实验基础实验基础理解落实理解落实 夯基础夯基础注意事项注意事项1.1.前提条件前提条件:碰撞的两物体应保证碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”.”.2.2.方案提醒方案提醒(1)(1)若利用气垫导轨进行实验若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导注意利用水平仪确保导轨水平轨水平.(2)(2)若利用摆球进行实验若利用摆球进行实验,两小球静放时球心应在同一水平线上两小球静放时球心应在同一水平线上,且刚好且刚好接触接触,摆线竖直摆线竖直,将小球拉起后将小球拉起后,两
2、条摆线应在同一竖直面内两条摆线应在同一竖直面内.(3)(3)若利用长木板进行实验若利用长木板进行实验,可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力.(4)(4)若利用斜槽小球碰撞应注意若利用斜槽小球碰撞应注意:斜槽末端的切线必须水平斜槽末端的切线必须水平;入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放;选质量较大的小球作为入射小球选质量较大的小球作为入射小球;实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变.误差分析误差分析1.1.系统误差系统误差:主要来源于装置本身是
3、否符合要求主要来源于装置本身是否符合要求.(1)(1)碰撞是否为一维碰撞碰撞是否为一维碰撞.(2)(2)实验是否满足动量守恒的条件实验是否满足动量守恒的条件,如气垫导轨是否水平等如气垫导轨是否水平等.2.2.偶然误差偶然误差:主要来源于质量主要来源于质量m m和速度和速度v v的测量的测量.热点定位热点定位重点透析重点透析 通热点通热点热点一实验过程的考查热点一实验过程的考查【例例1 1】(2016(2016广东实验中学期中广东实验中学期中)如图如图(甲甲)所示所示,用用“碰撞实验器碰撞实验器”可可以验证动量守恒定律以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关即研究两个小球
4、在轨道水平部分碰撞前后的动量关系系.先安装好实验装置先安装好实验装置,在地上铺一张白纸在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸白纸上铺放复写纸,记下重垂线所记下重垂线所指的位置指的位置O.O.接下来的实验步骤如下接下来的实验步骤如下:步骤步骤1:1:不放小球不放小球2,2,让小球让小球1 1从斜槽上从斜槽上A A点由静止滚下点由静止滚下,并落在地面上并落在地面上.重复重复多次多次,用尽可能小的圆用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点其圆心就是小球落点的平均位置的平均位置;步骤步骤2:2:把小球把小球2 2放在斜槽前端边缘位置放在斜槽前端边缘位置B,B,让
5、小球让小球1 1从从A A点由静止滚下点由静止滚下,使它们使它们碰撞碰撞,重复多次重复多次,并使用与步骤并使用与步骤1 1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置均位置;步骤步骤3:3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M,P,NM,P,N离离O O点的距离点的距离,即线段即线段OM,OP,ONOM,OP,ON的长度的长度.(1)(1)对于上述实验操作对于上述实验操作,下列说法正确的是下列说法正确的是.A.A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B.B.斜槽轨道必须光滑斜槽轨
6、道必须光滑C.C.斜槽轨道末端必须水平斜槽轨道末端必须水平D.D.小球小球1 1质量应大于小球质量应大于小球2 2的质量的质量(2)(2)上述实验除需测量线段上述实验除需测量线段OM,OP,ONOM,OP,ON的长度外的长度外,还需要测量的物理量是还需要测量的物理量是 .A.A,BA.A,B两点间的高度差两点间的高度差h h1 1B.BB.B点离地面的高度点离地面的高度h h2 2C.C.小球小球1 1和小球和小球2 2的质量的质量m m1 1,m,m2 2D.D.小球小球1 1和小球和小球2 2的半径的半径r r(3)(3)当所测物理量满足表达式当所测物理量满足表达式(用所测物理量的字母表示
7、用所测物理量的字母表示)时时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.如果还满足表达式如果还满足表达式(用用所测物理量的字母表示所测物理量的字母表示)时时,即说明两球碰撞时无机械能损失即说明两球碰撞时无机械能损失.(4)(4)完成上述实验后完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造某实验小组对上述装置进行了改造,如图如图(乙乙)所示所示.在在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接连接.使小球使小球1 1仍从斜槽上仍从斜槽上A A点由静止滚下点由静止滚下,重复实验步骤重复实验
8、步骤1 1和和2 2的操作的操作,得到两得到两球落在斜面上的平均落点球落在斜面上的平均落点M,P,N.M,P,N.用刻度尺测量斜面顶点到用刻度尺测量斜面顶点到M,M,P,NP,N三点的距离分别为三点的距离分别为L L1 1,L,L2 2,L,L3 3,则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为式为(用所测物理量的字母表示用所测物理量的字母表示).).核心点拨核心点拨 本实验必须满足的要求本实验必须满足的要求:(1)(1)用质量大的球碰撞质量小的球用质量大的球碰撞质量小的球;(2)(2)碰撞小球每次都从同一高度滚下碰撞小球每次都从同一高度滚下;(3)(3)斜槽末端必
9、须水平斜槽末端必须水平.需要测量的物理量是质量和水平距离需要测量的物理量是质量和水平距离.解析解析:(1)(1)因为平抛运动的时间相等因为平抛运动的时间相等,根据根据v=,v=,所以用水平射程可以代替所以用水平射程可以代替速度速度,则需测量小球平抛运动的射程则需测量小球平抛运动的射程,故应保证斜槽末端水平故应保证斜槽末端水平,小球每次小球每次都从同一点滑下都从同一点滑下;同时为了小球同时为了小球2 2能飞得更远能飞得更远,防止球防止球1 1反弹反弹,球球1 1的质量应的质量应大于球大于球2 2的质量的质量,故选项故选项A,C,DA,C,D正确正确,B,B错误错误.易错警示易错警示 实验过程出错
10、的原因分析实验过程出错的原因分析(1)(1)不能准确确定小球的起点与落点不能准确确定小球的起点与落点.(2)(2)不理解实验原理导致对所需测量的物理量不清楚不理解实验原理导致对所需测量的物理量不清楚.【教师备用教师备用】(2016(2016山东潍坊模拟山东潍坊模拟)在在“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”的实验中的实验中,请回答请回答下列问题下列问题.(1)(1)实验记录如图实验记录如图(甲甲)所示所示,则则A A球碰前做平抛运动的水平位球碰前做平抛运动的水平位移是图中的移是图中的,B,B球被碰后做平抛运动的水平位移是图中的球被碰后做平抛运动的水平位移是图中的 .(.(两两空均选填空均选填“O
11、M”“OP”OM”“OP”或或“ON”)ON”)(2)(2)小球小球A A下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力,这对实验结果这对实验结果(选选填填“会会”或或“不会不会”)产生误差产生误差.(3)(3)实验装置如图实验装置如图(甲甲)所示所示,A,A球为入射小球球为入射小球,B,B球为被碰小球球为被碰小球,以下所列举的在实验以下所列举的在实验过程中必须满足的条件是过程中必须满足的条件是.A.A.入射小球的质量入射小球的质量m mA A,可以小于被碰小球的质量可以小于被碰小球的质量m mB BB.B.实验时需要测量斜槽末端到水平地面的高度实验时需要测量斜槽末端到水平地
12、面的高度C.C.入射小球每次不必从斜槽上的同一位置由静止释放入射小球每次不必从斜槽上的同一位置由静止释放D.D.斜槽末端的切线必须水平斜槽末端的切线必须水平,小球放在斜槽末端处小球放在斜槽末端处,应能静止应能静止解析解析:(1)A(1)A球碰前做平抛运动的水平位移是图中的球碰前做平抛运动的水平位移是图中的OP,BOP,B球被碰后做平抛运动的水球被碰后做平抛运动的水平位移是图中的平位移是图中的ON.ON.(2)(2)小球小球A A下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力,对于每次滚下的小球的影响都是对于每次滚下的小球的影响都是相同的相同的,因此对小球的末速度无影响因此对小
13、球的末速度无影响,故对实验结果不会产生误差故对实验结果不会产生误差.(3)(3)实验中必须满足的条件是实验中必须满足的条件是:碰撞小球的质量大于被碰小球的质量碰撞小球的质量大于被碰小球的质量,小球每次都小球每次都必须从同一高度滚下必须从同一高度滚下,不需要测量小球做平抛运动的时间或高度不需要测量小球做平抛运动的时间或高度,故选项故选项D D正确正确.答案答案:(1)OP(1)OPONON(2)(2)不会不会(3)D(3)D(4)(4)在在“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”的实验中的实验中.某同学用如图某同学用如图(乙乙)所示的装置所示的装置进行了如下的操作进行了如下的操作:先调整斜槽轨道先调
14、整斜槽轨道,使末端的切线水平使末端的切线水平,在一块平木板表面先后钉上白在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸纸和复写纸,并将该木板竖直立于靠近槽口处并将该木板竖直立于靠近槽口处,使小球使小球a a从斜槽轨道上某从斜槽轨道上某固定点处由静止释放固定点处由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹撞到木板并在白纸上留下痕迹O.O.将木板向右平移适当的距离将木板向右平移适当的距离,再使小球再使小球a a从原固定点由静止释放从原固定点由静止释放,撞在撞在木板上并在白纸上留下痕迹木板上并在白纸上留下痕迹B.B.把半径相同的小球把半径相同的小球b b静止放在斜槽轨道水平段的最右端静止放在斜槽轨道水平段的最右端,
15、让小球让小球a a仍从仍从原固定点由静止释放原固定点由静止释放,和小球和小球b b相碰后相碰后,两球撞在木板上并在白纸上留下两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹痕迹A A和和C.C.用天平测量用天平测量a,ba,b两小球的质量分别为两小球的质量分别为m ma a,m,mb b,用刻度尺测量白纸用刻度尺测量白纸O O点到点到A,B,CA,B,C三点的距离分别为三点的距离分别为y y1 1,y,y2 2和和y y3 3.用本实验中所测得的量来验证两球用本实验中所测得的量来验证两球碰撞过程动量守恒碰撞过程动量守恒,其表达式为其表达式为 .热点二对实验原理和数据处理的考查热点二对实验原理和数据处理的考查【
16、例例2 2】(2016(2016河北秦皇岛质检河北秦皇岛质检)某同学设计了一个用打点计时器做某同学设计了一个用打点计时器做“验验证动量守恒定律证动量守恒定律”的实验的实验:在小车在小车a a的前端粘有橡皮泥的前端粘有橡皮泥,推动小车推动小车a a使之做使之做匀速运动匀速运动,然后与原来静止的小车然后与原来静止的小车b b相碰并粘合成一体相碰并粘合成一体,继续做匀速运动继续做匀速运动.他设计的具体装置如图他设计的具体装置如图(甲甲)所示所示,在小车后连接着纸带在小车后连接着纸带,电磁打点计时器电磁打点计时器使用的电源频率为使用的电源频率为50 Hz,50 Hz,长木板垫着小木片以平衡摩擦力长木板
17、垫着小木片以平衡摩擦力.(1)(1)若已得到打点纸带如图若已得到打点纸带如图(乙乙)所示所示,并测得各计数点间距并测得各计数点间距(标在图上标在图上).A).A为运动起点为运动起点,则应该选择则应该选择段来计算段来计算A A碰前的速度碰前的速度,应选择应选择段段来计算来计算a a和和b b碰后的共同速度碰后的共同速度.(.(以上空格选填以上空格选填“AB”“BC”“CD”AB”“BC”“CD”或或“DE”).DE”).(2)(2)已测得小车已测得小车a a的质量的质量m m1 1=0.40 kg,=0.40 kg,小车小车b b的质量的质量m m2 2=0.20 kg,=0.20 kg,由以上
18、测量由以上测量结果可得碰前结果可得碰前m m1 1v v0 0=kg kg m/sm/s;碰后碰后(m(m1 1+m+m2 2)v)v共共=kg kg m/sm/s.由此得出结论由此得出结论 .核心点拨核心点拨 小车小车a a碰前做匀速运动碰前做匀速运动,碰后与碰后与b b合为一体也做匀速运动合为一体也做匀速运动,因此选用纸带上点迹均匀的部分研究因此选用纸带上点迹均匀的部分研究.解析解析:(1)(1)分析纸带上的点迹可以看出分析纸带上的点迹可以看出,BC,BC段既表示小车做匀速运动段既表示小车做匀速运动,又又表示小车具有较大的速度表示小车具有较大的速度,故故BCBC段能准确地描述小车段能准确地
19、描述小车a a碰前的运动情况碰前的运动情况,应当选择应当选择BCBC段计算小车段计算小车a a碰前的速度碰前的速度,而而DEDE段内小车运动稳定段内小车运动稳定,故应选择故应选择DEDE段计算碰后段计算碰后a a和和b b的共同速度的共同速度.答案答案:见解析见解析规律总结规律总结 正确理解实验原理正确理解实验原理,准确把握数据处理准确把握数据处理本实验的原理是利用完全非弹性碰撞来验证动量守恒定律本实验的原理是利用完全非弹性碰撞来验证动量守恒定律,通过打点计通过打点计时器所打的纸带来获得实验数据时器所打的纸带来获得实验数据,为了获取碰撞前后的速度为了获取碰撞前后的速度,应选择碰撞应选择碰撞前后
20、两段匀速运动部分研究前后两段匀速运动部分研究.【教师备用教师备用】(2016(2016北京海淀区质检北京海淀区质检)某同学利用打点计时器和气垫导某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验轨做验证动量守恒定律的实验,气垫导轨装置如图气垫导轨装置如图(甲甲)所示所示,所用的气垫导所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成,在空腔导轨的两个工作面上均匀分在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中喷空气会从小孔中喷出出,使滑块稳定地漂浮在导轨上使滑块稳定地漂浮
21、在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差擦而引起的误差.(1)(1)下面是实验的主要步骤下面是实验的主要步骤:安装好气垫导轨安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平使导轨水平;向气垫导轨通入压缩空气向气垫导轨通入压缩空气;把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块计时器与弹射架并固定在滑块1 1的左端的左端,调节打点计时器的高度调节打点计时器的高度,直至滑块直至滑块拖着纸带移动时拖着纸带移动时,纸带始终
22、在水平方向纸带始终在水平方向;使滑块使滑块1 1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;把滑块把滑块2 2放在气垫导轨的中间放在气垫导轨的中间;先先,然后然后 ,让滑块带动纸带一起运动让滑块带动纸带一起运动;取下纸带取下纸带,重复步骤重复步骤,选出理想的纸带如图选出理想的纸带如图(乙乙)所示所示;测得滑块测得滑块1 1的质量的质量310 g,310 g,滑块滑块2(2(包括橡皮泥包括橡皮泥)的质量为的质量为205 g.205 g.完善实验步骤完善实验步骤的内容的内容.解析解析:(1)(1)实验时应先接通打点计时器的电源实验时应先接通打点计时器的电源,再放开滑块再放开滑块1.1
23、.答案答案:(1)(1)接通打点计时器的电源放开滑块接通打点计时器的电源放开滑块1 1(2)(2)已知打点计时器每隔已知打点计时器每隔0.02 s0.02 s打一个点打一个点,计算可知两滑块相互作用前系计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为统的总动量为 kg kg m/sm/s;两滑块相互作用后系统的总动量两滑块相互作用后系统的总动量为为kg kg m/sm/s(保留三位有效数字保留三位有效数字).).(3)(3)试说明试说明(2)(2)中两结果不完全相等的主要原因是中两结果不完全相等的主要原因是 .(3)(3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦存在误差的主要原因是纸带与打点计
24、时器限位孔间有摩擦.答案答案:(2)0.620(2)0.6200.6180.618(3)(3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦纸带与打点计时器限位孔间有摩擦热点三实验原理的理解和误差分析热点三实验原理的理解和误差分析【例例3 3】(2016(2016安徽合肥模拟安徽合肥模拟)某同学利用如图所示的装置验证动量守恒某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律定律.图中两摆摆长相同图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度悬挂于同一高度,A,B,A,B两摆球均很小两摆球均很小,质量之比为质量之比为12.12.当两摆球均处于自由静止状态时当两摆球均处于自由静止状态时,其侧面刚好接触其侧面刚好接触.向右上方拉动向右上方
25、拉动B B球使其摆线伸直并与竖直方向成球使其摆线伸直并与竖直方向成4545角角,然后将其由静止释放然后将其由静止释放.结果观察结果观察到两摆球粘在一起摆动到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角成且最大摆角成30.30.若本实验允许的相对误差的若本实验允许的相对误差的绝对值最大为绝对值最大为4%,4%,此实验是否成功地验证了动量守恒定律此实验是否成功地验证了动量守恒定律?答案答案:见解析见解析误区警示误区警示 实验的原理和误差分析实验的原理和误差分析实验原理实验原理:通过两小球的完全非弹性碰撞通过两小球的完全非弹性碰撞,来验证动量守恒定律来验证动量守恒定律;同时借同时借助于单摆求出碰撞前后的速度助于单
26、摆求出碰撞前后的速度.利用相对误差进行实验的数据处理和实利用相对误差进行实验的数据处理和实验评价验评价,因此要注意相对误差的计算公式因此要注意相对误差的计算公式:相对误差相对误差=100%.=100%.【教师备用教师备用】(2016(2016山东济宁模拟山东济宁模拟)气垫导轨是常用的一种实验仪器气垫导轨是常用的一种实验仪器,它它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上使滑块悬浮在导轨上,滑块滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦在导轨上的运动可视为没有摩擦.可以用带竖直挡板可以用带竖直挡板C C和和D D的气垫导轨和滑块的气垫导轨和滑块A
27、A、滑块、滑块B B验证动量守恒定律验证动量守恒定律,实验装置如图所示实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计弹簧的长度忽略不计),),采采用的实验步骤如下用的实验步骤如下:a.a.用天平分别测出滑块用天平分别测出滑块A,BA,B的质量的质量m mA A,m,mB B;b.b.调整气垫导轨调整气垫导轨,使导轨处于水平使导轨处于水平;c.c.在在A A和和B B间放入一个被压缩的轻弹簧间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定用电动卡销锁定,静止放置在气垫导静止放置在气垫导轨上轨上;d.d.用刻度尺测出用刻度尺测出A A的左端至挡板的左端至挡板C C的距离的距离L L1 1;e.e.按下电钮放开卡销按
28、下电钮放开卡销,同时分别记录滑块同时分别记录滑块A,BA,B运动时间的计时器开始工作运动时间的计时器开始工作,当当A,BA,B滑块分别碰撞挡板滑块分别碰撞挡板C,DC,D时计时结束时计时结束,记下记下A,BA,B分别到达分别到达C,DC,D的运动时间的运动时间t t1 1和和t t2 2.(1)(1)实验中还应测量的物理量及其符号是实验中还应测量的物理量及其符号是.(2)(2)利用上述测量的实验数据利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是验证动量守恒定律的表达式是,上式中算得的上式中算得的A,BA,B两滑块的动量大小并不完全相等两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因有产生误差的
29、原因有 .(至少答出两点至少答出两点).).没有考虑弹簧推动滑块的加速过程没有考虑弹簧推动滑块的加速过程;滑块并不是做标准的匀速直线运动滑块并不是做标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力滑块与导轨间有少许摩擦力.气垫导轨不完全水平气垫导轨不完全水平.答案答案:见解析见解析热点四实验的创新与改进热点四实验的创新与改进新题体验新题体验1.1.(2016(2016山东威海模拟山东威海模拟)用如图所示的装置进行用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”的实验的实验:(1)(1)先测出可视为质点的两滑块先测出可视为质点的两滑块A,BA,B的质量分别为的质量分别为m,Mm,M及滑块与桌
30、面间的及滑块与桌面间的动摩擦因数动摩擦因数.(2)(2)用细线将滑块用细线将滑块A,BA,B连接连接,使使A,BA,B间的轻弹簧处于压缩状态间的轻弹簧处于压缩状态,滑块滑块B B恰好紧恰好紧靠桌边靠桌边.(3)(3)剪断细线剪断细线,测出滑块测出滑块B B做平拋运动的水平位移做平拋运动的水平位移x x1 1,滑块滑块A A沿水平桌面滑行沿水平桌面滑行距离为距离为x x2 2(未滑出桌面未滑出桌面).).为验证动量守恒定律为验证动量守恒定律,写出还需测量的物理量及表示它的字母写出还需测量的物理量及表示它的字母;如如果动量守恒果动量守恒,需要满足的关系式为需要满足的关系式为.2.2.(2016(2
31、016南京质检南京质检)如如图图所示是用来所示是用来验证动验证动量守恒的量守恒的实验实验装置装置.弹弹性球性球1 1用用细线悬细线悬挂于挂于O O点点,O,O点正下方桌子的点正下方桌子的边边沿有一沿有一竖竖直立柱直立柱.实验时实验时,调节悬调节悬点点,使使弹弹性球性球1 1静止静止时时恰与立柱上的球恰与立柱上的球2 2接触且两球等高接触且两球等高.将球将球1 1拉到拉到A A点点,并使并使之静止之静止,同同时时把球把球2 2放在立柱上放在立柱上.释释放球放球1,1,当它当它摆摆到到悬悬点正下方点正下方时时与球与球2 2发发生生对对心碰撞心碰撞.碰后球碰后球1 1向左最向左最远远可可摆摆到到B
32、B点点,球球2 2落到水平地面上的落到水平地面上的C C点点.测测出出有关数据即可有关数据即可验证验证1,21,2两球碰撞两球碰撞时动时动量守恒量守恒.现现已已测测出出A A点离水平桌面的距点离水平桌面的距离离为为a,Ba,B点离水平桌面的距离点离水平桌面的距离为为b,Cb,C点与桌子点与桌子边边沿沿间间的水平距离的水平距离为为c.c.此外此外:(1)(1)还还需要需要测测量的量是量的量是、和和.解析解析:(1)(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化,根据弹性根据弹性球球1 1碰撞前后的高度碰撞前后的高度a a和和b,b,由机械能守恒可以
33、求出碰撞前后的速度由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度,故再故再测量弹性球测量弹性球1 1的质量的质量m m1 1,就能求出弹性球就能求出弹性球1 1的动量变化的动量变化;根据平抛运动的规根据平抛运动的规律只要测出立柱高律只要测出立柱高h h和桌面高和桌面高H H就可以求出弹性球就可以求出弹性球2 2碰撞前后的速度变化碰撞前后的速度变化,因此测量出弹性球因此测量出弹性球2 2的质量和立柱高的质量和立柱高h h、桌面高、桌面高H H就能求出弹性球就能求出弹性球2 2的动量的动量变化变化.答案答案:(1)(1)弹性球弹性球1,21,2的质量的质量m m1 1,m,m2 2立柱高立柱高h h桌面高桌面
34、高H H(2)(2)根据测量的数据根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为该实验中动量守恒的表达式为.(.(忽忽略小球的大小略小球的大小)跟踪训练跟踪训练即时巩固即时巩固 测效果测效果1.1.如图如图(甲甲)所示所示,在水平轨道上停着在水平轨道上停着A,BA,B两辆实验小车两辆实验小车,A,A车系一穿过打点计车系一穿过打点计时器的纸带时器的纸带,当当A A车受到向右的冲量车受到向右的冲量,随即启动打点计时器随即启动打点计时器,A,A车运动一段距车运动一段距离后离后,与静止的与静止的B B车发生碰撞并连在一起运动车发生碰撞并连在一起运动,纸带记录下碰前纸带记录下碰前A A车和碰后两车和碰后两车
35、运动情况如图车运动情况如图(乙乙)所示所示,不计轨道和空气对小车的阻力不计轨道和空气对小车的阻力,由此可求出由此可求出A,BA,B两车的质量比两车的质量比m mA AmmB B=.答案答案:21212.2.(2016(2016河南洛阳质检河南洛阳质检)某同学用图某同学用图(甲甲)所示装置通过半径相同的所示装置通过半径相同的A,BA,B两两球的碰撞来验证动量守恒定律球的碰撞来验证动量守恒定律.图中图中PQPQ是斜槽是斜槽,QR,QR为水平槽为水平槽.实验时先使实验时先使A A球球从斜槽上某一固定位置从斜槽上某一固定位置G G由静止开始滚下由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上落到位于水平地面
36、的记录纸上,留下痕迹留下痕迹.重复上述操作重复上述操作1010次次,得到得到1010个落点痕迹个落点痕迹.再把再把B B球放在水平槽上靠球放在水平槽上靠近槽末端的地方近槽末端的地方,让让A A球仍从位置球仍从位置G G由静止开始滚下由静止开始滚下,和和B B球碰撞后球碰撞后,A,B,A,B球分球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作重复这种操作1010次次.图中图中O O点是水平槽点是水平槽末端末端R R在记录纸上垂直投影点在记录纸上垂直投影点.B.B球落点痕迹如图球落点痕迹如图(乙乙)所示所示,其中米尺水平放其中米尺水平放置置,且平行于且平行于G,R,O
37、G,R,O所在的平面所在的平面,米尺的零点与米尺的零点与O O点对齐点对齐.(1)(1)碰撞后碰撞后B B球的水平射程应取为球的水平射程应取为cm.cm.解析解析:(1)(1)小球在平抛运动的过程中由于受到空气的阻力以及空气的扰小球在平抛运动的过程中由于受到空气的阻力以及空气的扰动等原因动等原因,落点不可能全部在同一点落点不可能全部在同一点,所以要画一个尽可能小的圆使所以要画一个尽可能小的圆使1010个落点都在圆中个落点都在圆中,则圆心即为小球则圆心即为小球B B的平均落点的平均落点;碰撞后碰撞后B B球的水平射程球的水平射程约为约为64.2 cm.64.2 cm.答案答案:(1)64.2(1
38、)64.2(2)(2)在以下选项中在以下选项中,哪些不是本次实验必须进行的测量哪些不是本次实验必须进行的测量?答答(填选填选项号项号).).A.A.水平槽上未放水平槽上未放B B球时球时,测量测量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离;B.AB.A球与球与B B球碰撞后球碰撞后,测量测量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离;C.C.测量测量A A球与球与B B球的直径球的直径;D.D.测量测量A A球和球和B B球的质量球的质量(或两球质量之比或两球质量之比););E.E.测量测量G G点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度.答案答案:(2)ABD(2)AB
39、D(3)(3)实验中实验中,对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是的是.A.A.释放点越低释放点越低,小球受阻力越小小球受阻力越小,入射小球速度越小入射小球速度越小,误差越小误差越小B.B.释放点越低释放点越低,两球碰后水平位移越小两球碰后水平位移越小,水平位移测量的相对误差越小水平位移测量的相对误差越小,两两球速度的测量越准确球速度的测量越准确C.C.释放点越高释放点越高,两球相碰时两球相碰时,相互作用的内力越大相互作用的内力越大,碰撞前后动量之差越小碰撞前后动量之差越小,误差越小误差越小D.D.释放点越高释放点越高,入射
40、小球对被碰小球的作用力越大入射小球对被碰小球的作用力越大,轨道对被碰小球的阻轨道对被碰小球的阻力越小力越小解析解析:(3)(3)入射小球的释放点越高入射小球的释放点越高,入射小球碰前速度越大入射小球碰前速度越大,相碰时内力相碰时内力越大越大,阻力的影响相对减小阻力的影响相对减小,可以较好地满足动量守恒的条件可以较好地满足动量守恒的条件,也有利于也有利于减小测量水平位移时的相对误差减小测量水平位移时的相对误差,从而使实验的误差减小从而使实验的误差减小,选项选项C C正确正确.答案答案:(1)64.2(1)64.2(2)ABD(2)ABD(3)C(3)C3.3.气垫导轨上有气垫导轨上有A,BA,B
41、两个滑块两个滑块,开始时两个滑块静止开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压它们之间有一根被压缩的轻质弹簧缩的轻质弹簧,滑块间用绳子连接滑块间用绳子连接,如图如图(甲甲)所示所示,绳子烧断后绳子烧断后,两个滑块向两个滑块向相反方向运动相反方向运动,图图(乙乙)为它们运动过程的频闪照片为它们运动过程的频闪照片,频闪的频率为频闪的频率为10 Hz,10 Hz,由由图可知图可知:(1)A,B(1)A,B离开弹簧后离开弹簧后,应该做应该做运动运动,已知滑块已知滑块A,BA,B的质量分别为的质量分别为200 200 g,g,300 g,300 g,根据照片记录的信息根据照片记录的信息,从图中可以看出闪光照
42、片有明显与事实不相从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符的地方是符的地方是 .解析解析:(1)A,B(1)A,B离开弹簧后因水平方向不再受外力作用离开弹簧后因水平方向不再受外力作用,所以均做匀速直所以均做匀速直线运动线运动,在离开弹簧前在离开弹簧前A,BA,B均做加速运动均做加速运动,A,B,A,B两滑块的第一个间隔应该两滑块的第一个间隔应该比后面匀速时相邻间隔的长度小比后面匀速时相邻间隔的长度小.答案答案:(1)(1)匀速直线匀速直线A,BA,B两滑块的第一个间隔两滑块的第一个间隔(2)(2)若不计此失误若不计此失误,分开后分开后,A,A的动量大小为的动量大小为 kgm/s,Bkgm/s,
43、B的动的动量的大小为量的大小为kgm/skgm/s,本实验中得出本实验中得出“在实验误差允许范围内在实验误差允许范围内,两两滑块组成的系统动量守恒滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是这一结论的依据是 .答案答案:(2)0.018(2)0.0180.0180.018A,BA,B两滑块作用前后总动量相等两滑块作用前后总动量相等,均为均为0 04.4.为了验证动量守恒定律为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量),),某同学选取了两个材某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块质相同、体积不等的立方体滑块A A和和B,B,按下述步骤进行实验按下述步骤进行实验:步骤步骤1:1
44、:在在A,BA,B的相撞面分别装上橡皮泥的相撞面分别装上橡皮泥,以便二者相撞以后能够立刻结为以便二者相撞以后能够立刻结为整体整体;步骤步骤2:2:安装好实验装置如图所示安装好实验装置如图所示,铝质轨道槽的左端是倾斜槽铝质轨道槽的左端是倾斜槽,右端是长右端是长直水平槽直水平槽.倾斜槽和水平槽由一小段圆弧连接倾斜槽和水平槽由一小段圆弧连接,轨道槽被固定在水平桌面轨道槽被固定在水平桌面上上,在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机;步骤步骤3:3:让滑块让滑块B B静置于水平槽的某处静置于水平槽的某处,滑块滑块A A从斜槽某处由静止
45、释放从斜槽某处由静止释放,同时同时开始频闪拍摄开始频闪拍摄,直到直到A,BA,B停止运动停止运动,得到一幅多次曝光的数码照片得到一幅多次曝光的数码照片;步骤步骤4:4:多次重复步骤多次重复步骤3,3,得到多幅照片得到多幅照片,挑出其中最理想的一幅挑出其中最理想的一幅,打印出来打印出来,将刻度尺紧靠照片放置将刻度尺紧靠照片放置,如图如图(乙乙)所示所示.(1)(1)由图分析可知由图分析可知,滑块滑块A A与滑块与滑块B B碰撞发生的位置碰撞发生的位置.在在P P5 5,P,P6 6之间之间在在P P6 6处处在在P P6 6,P,P7 7之间之间解析解析:(1)(1)由图可知由图可知s s121
46、2=3.00 cm,s=3.00 cm,s2323=2.80 cm,s=2.80 cm,s3434=2.60 cm,s=2.60 cm,s4545=2.40 cm,=2.40 cm,s s5656=2.20 cm,s=2.20 cm,s6767=1.60 cm,s=1.60 cm,s7878=1.40 cm,s=1.40 cm,s8989=1.20 cm.=1.20 cm.根据匀变速直线运根据匀变速直线运动的特点可知动的特点可知A,BA,B相撞的位置在相撞的位置在P P6 6处处.答案答案:(1)(1)(2)(2)为了探究碰撞中动量是否守恒为了探究碰撞中动量是否守恒,需要直接测量或读取的物理量
47、是需要直接测量或读取的物理量是.A,BA,B两个滑块的质量两个滑块的质量m m1 1和和m m2 2滑块滑块A A释放时距桌面的高度释放时距桌面的高度频闪照相的周期频闪照相的周期照片尺寸和实际尺寸的比例照片尺寸和实际尺寸的比例照片上测得的照片上测得的s s4545,s,s5656和和s s6767,s,s7878照片上测得的照片上测得的s s3434,s,s4545,s,s5656和和s s6767,s,s7878,s,s8989滑块与桌面间的动摩擦因数滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式写出验证动量守恒的表达式 .答案答案:(2)(2)m m1 1(s(s4545+2s+2s5656-s-s3434)=(m)=(m1 1+m+m2 2)(2s)(2s6767+s+s7878-s-s8989)