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2019版高考物理总复习第六章碰撞与动量守恒实验七验证动量守恒定律课件_图文

实验七 验证动量守恒定律 方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图1所示) 图1 天平 1.测质量:用 测出滑块质量。 2.安装:正确安装好气垫导轨。 3.实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种 速度 情况下碰撞前、后的 ( ①改变滑块的质量。②改变滑 块的初速度大小和方向)。 4.验证:一维碰撞中的动量守恒。 方案二:利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图 2所示) 图2 1.测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2。 2.安装:把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。 静止 3.实验:一个小球 。 相碰 ,拉起另一个小球,放下后它们 速度 4.测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应 小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对 应小球的 。 5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验。 6.验证:一维碰撞中的动量守恒。 方案三:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 ( 如图 3 所 示) 图3 质量 1.测质量:用天平测出两小车的 。 2.安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过 撞针 打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装 上 电源 和橡皮泥。 3.实验:接通 ,让小车A运动,小车B Δ静止,两车碰 x Δt 距离 撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成整体运动。 及时间由 v = 4.测速度:通过纸带上两计数点间的 算出速度。 5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验。 6.验证:一维碰撞中的动量守恒。 方案四:利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 ( 如图 4 所 示) 图4 1.测质量:用天平测出两小球的质量,并选定质量大的小球为 入射小球。 2.安装:按照图4所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底 端水平。 3.铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重 垂线所指的位置O。 4.放球找点:不放被撞小球,每次让入射小球从斜槽上某固定 高度处自由滚下,重复 10 次。用圆规画尽量小的圆把所有 的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。 5.碰撞找点:把被撞小球放在斜槽末端,每次让入射小球从斜槽 同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次。用步骤 4的方法,标出碰后入射小球落点的平均位置 M 和被撞小球落 点的平均位置N。如图5所示。 图5 6.验证:连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据 填入表中,最后代入m1· OP=m1· OM+m2· ON,看在误差允许 的范围内是否成立。 ?误差分析 (1)系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求。 ①碰撞是否为一维碰撞。 ②实验是否满足动量守恒的条件,如气垫导轨是否水平等。 (2)偶然误差:主要来源于质量m和速度v的测量。 ?注意事项 (1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 (2)若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时,注意利用水 平仪确保导轨水平。 (3)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,且刚好接触,摆线竖直,将小球拉起后,两条摆线应在 同一竖直平面内。 (4)若利用长木板进行实验,可在长木板下垫一个小木片以平 衡摩擦力。 (5)若利用斜槽进行实验,入射球质量m1要大于被碰球质量 热点一 【例1】 教材原型实验 某同学用如图6甲所示装置来验证动量守恒定律,实 验时先让小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在 水平地面上的记录纸上留下痕迹,重复10次;然后再把小球b 静置在斜槽轨道末端,让小球a仍从原固定点由静止开始滚下, 和小球b相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10 次。回答下列问题: 图6 (1)在安装实验器材时斜槽的末端应_____________________________________。 (2)小球 a、b 质量 ma、mb 的大小关系应满足 ma________mb,两球的半径应满足 ra________rb。(填“>”“<”或“=”) (3)本实验中小球平均落地点的位置距 O 点的距离如图乙所示,小球 a、b 碰后的平 均落地点依次是图乙中的________点和________点。 (4)在本实验中,验证动量守恒的式子是下列选项中的________。 A.maOC=maOA+mbOB B.maOB=maOA+mbOC ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— C.maOA=maOB+mbOC ——— 解析 (1) 小球离开轨道后应做平抛运动,所以在安装实验器 材时斜槽的末端必须保持水平,才能使小球做平抛运动。 (2)为防止在碰撞过程中入射小球被反弹,入射小球a的质量ma 应该大于被碰小球b的质量mb。为保证两个小球的碰撞是对心 碰撞,两个小球的半径应相等。 (3) 由题图甲所示装置可知,小球 a 和小球 b 相碰后,根据动量 (4) 小球下落高度一样,所以在空中的运动时间 t 相等,若碰撞过程满足动量守恒, 守恒和能量守恒可知小球 b的速度大于小球 a的速度。由此可判 则应有 mav0=maa va +m mav =mavat+mbvbt,即有 maOB bvb,两边同乘以时间 t 可得 0t点。 断碰后小球 、 b的落点位置分别为 A、 C =maOA+mbOC,故选项 B 正确。 ——— ——— ——— 答案 (1)保持水平 (2)> = (3)A C (4)B 【变式训练1】 某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中 的不变量”的实验,在小车A的前端粘有橡皮泥,设法使小车 A做匀速直线运动,然后与原来静止的小车 B相碰并黏在一起 继续做匀速运动,如图 7 所示。在小车 A 的后面连着纸带,电 磁打点计时器的频率为50 Hz。 图7 (1)若已得到打点纸带如图8所示,并测得各计数点间的距离。 则应选图中 ________段来计算 A碰


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