1、,动量守恒定律及其应用,第 六 章,实验七 验证动量守恒定律,栏目导航,一、实验目的 验证碰撞中的动量守恒 二、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前、后物体的速度v1、v2及v1、v2，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前、后动量是否守恒,知识梳理 夯实基础,三、实验器材 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥 方案二：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥 方案三：利用等大
2、小球做平抛运动完成一维碰撞实验 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板,四、实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出滑块质量 (2)安装：正确安装好气垫导轨，如图所示 (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情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量；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：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出两小车的质量 (2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装
3、上撞针和橡皮泥，如图所示,方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验 (1)先用天平测出小球质量m1、m2. (2)按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平,(3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸 (4)在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置,(5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点的平衡位置P. (6)把被
4、碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚 下，使它发生正碰，重复10次，仿上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N. (7)过O和N在纸上作一直线 (8)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度,六、注意事项 1前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰” 2方案提醒 (1)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 (2)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面内 (3)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,(4)若利用斜槽小球碰撞应注意： 斜槽
5、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； 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 3探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变,七、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，两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力 2偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量,考点1 数据处理 例1某同学用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律，实验时用频闪照相机闪光4次拍得照片如图乙所示已知闪光时间间隔t0.02 s，不计闪光本身持续时
6、间，已知在这4次闪光的时间内滑块A、B均在080 cm范围内，第一次闪光时，A恰好过x55 cm处，B恰好过x70 cm处，则由图可知：,核心考点 分层突破,(1)两滑块在x_cm处相碰； (2)两滑块在第一次闪光后t_s时发生碰撞；,60,0.01,考点2 实验原理 例2(2017河南郑州质检)如图，用“碰撞实验器”可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系,(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题 A小球开始释放高度h B小球抛出点距地面的高度H C小球做平抛运动的射程,C,(2)图中O点是小球
7、抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_. (填选项前的符号) A用天平测量两个小球的质量m1、m2(m1m2) B测量小球m1开始释放高度h C测量抛出点距地面的高度H D分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E测量平抛射程OM、ON,ADE或DEA或DAE,(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_ 用(2)中测量的量表示；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_
8、用(2)中测量的量表示,m1OMm2ONm1OP,m1OM2m2ON2m1OP2,考点3 实验改进与创新 例3(2018山东济南质检)为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量相差比较大的小球，按下述步骤做了如下实验：,用天平测出两小球的质量(分别为m1和m2，且m1m2)； 按图所示安装好实验器材，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端； 先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置；,将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记下小球m1和m2在斜面上的落点位置； 用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离图中D、E、F点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，各点到B点的距离分别为LD、LE、LF. 根据该同学的实验，回答下列问题： (1)在不放小球m2时，小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点在图中的_点，把小球m2放在斜槽末端边缘处，小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球m1的落点在图中的_点,E,D,AC,
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