高考物理一轮复习：动量部分 实验 验证动量守恒定律.pptx

实验：验证动量守恒定律思思维导图维导图高考考高考考纲纲复复习习目目标标掌握验证动量守恒定律实验的基本原理及操作。会对得到的数据进行处理，并能够进行误差分析。知知识识梳理梳理实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v，算出碰撞前的动量pmvmv及碰撞后的动量pmvmv，看碰撞前后动量是否相等。12112221知知识识梳理梳理需验证动量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变。实验方案光电门光电门碰撞滑块气垫导轨测速度知知识识梳理梳理需验证动量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变。碰撞的一种：由于排斥力分开得到能量损失很小的碰撞得到能量损失很大的碰撞气垫导轨、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、橡皮泥实验器材知知识识梳理梳理实验步骤a.测质量：用天平测出两滑块质量。b.安装：按图安装并调好实验装置。c.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)。d.验证：一维碰撞中的动量守恒。数据处理知知识识梳理梳理速度的测量滑块挡光片的宽度数字计时器显示的滑块经过光电门的时间验证动量守恒知知识识梳理梳理注意事项碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。例例题题实验实验原理和操作原理和操作提示：实验中要求小车碰撞前后均做匀速直线运动，才能准确测量碰撞前后的速度。在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差（）A.导轨安放不水平B.小车上挡光板倾斜C.两小车质量不相等D.两小车碰后连在一起AB例例题题实验实验原理和操作原理和操作气垫导轨是常用的一种实验仪器，它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，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：a用天平分别测出滑块A、B的质量m、m。b调整气垫导轨，使导轨处于水平。c在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。ABd用刻度尺测出A的左端至C板的距离l。e按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时结束，记下A、B分别到达C、D的运动时间t和t。例例题题实验实验原理和操作原理和操作提示：本实验需要验证的动量守恒的表达式：121(1)实验中还应测量的物理量及其符号是_。(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是_，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因有(至少答出两点)_。例例题题实验实验原理和操作原理和操作滑块B与D板间的距离，符号为l2l、l、m、m的数据测量的误差；没有考虑弹簧推动滑块的加速提示：误差有系统误差和偶然误差两类。弹簧在推动AB的过程中，AB均做加速运动。过程；滑块并不是标准的匀速直线运动，因为滑块与导轨间有少许摩擦力12AB(2014新课标全国卷)现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。例例题题数据数据处处理理实验测得滑块A的质量m0.310kg，滑块B的质量m0.108kg，遮光片的宽度d1.00cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0Hz。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为tB3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。例例题题数据数据处处理理12若实验允许的相对误差绝对值(100%)最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。例例题题数据数据处处理理提示：本实验需要验证的动量守恒表达式为：例例题题数据数据处处理理按定义，滑块运动的瞬时速度大小v为式中s为滑块在很短时间t内走过的路程设纸带上相邻两点的时间间隔为t，则At可视为很短.设滑块A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v、v.将式和图给实验数据代入式可得v2.00m/s01设滑块B在碰撞后的速度大小为v，由式有解析：0例例题题数据数据处处理理代入题给实验数据得v2.86m/s设两滑块在碰撞前、后的动量分别为p和p，则pmvpmvmv两滑块在碰撞前、后总动量相对误差的绝对值为联立式并代入有关数据，得p1.7%mB)的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。左图中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点。B球落点痕迹如右图所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。例例题题数据数据处处理与分析理与分析例例题题数据数据处处理与分析理与分析(1)碰撞后B球的水平射程应取为_cm；(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？_(填选项号)A水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离BA球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C测量A球或B球的直径D测量A球和B球的质量(或两球质量之比)E测量水平槽面相对于O点的高度65.7A、B、D提示：本实验需要验证的动量守恒表达式为：提示：需用尽可能小的圆把小球落点圈在里面例例题题数据数据处处理与分析理与分析(3)实验中，关于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()A释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小C例例题题数据数据处处理与分析理与分析提示：入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影响越小，可以较好地满足动量守恒的条件，有利于减小误差。例例题题数据数据处处理与分析理与分析如图所示，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hB小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程C例例题题数据数据处处理与分析理与分析(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。例例题题数据数据处处理与分析理与分析然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射球从斜轨上S位置静止释放，与小球相碰，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、B测量小球开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到、相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM、ONADE或DEA或DAE提示：本实验要验证的动量守恒的表达式是例例题题数据数据处处理与分析理与分析(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_(用(2)中测量的量表示)。提示：弹性碰撞即碰撞前后机械能守恒。P提示：计算时注意单位的换算。例例题题数据数据处处理与分析理与分析142.911.01例例题题数据数据处处理与分析理与分析(5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为_cm。76.8提示：当碰撞过程中没有能量损失时，被碰小球获得的速度最大。气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10Hz，由图可知：标题标题例例题题其他其他实验实验方法（方法（频闪频闪照片）照片）(1)A、B离开弹簧后，应该做_运动，已知滑块A、B的质量分别为200g、300g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是_。匀速直线A、B两滑块的第一个隔提示：在离开弹簧前A、B均做加速运动。标题标题例例题题其他其他实验实验方法（方法（频闪频闪照片）照片）(2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为_kgm/s，B的动量的大小为_kgm/s，本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是_。提示：计算时注意单位的换算。0.018A、B两滑块作用前后总动量相等，均为00.018标题标题例例题题其他其他实验实验方法（方法（频闪频闪照片）照片）解析：周期，由图知A、B匀速时速度分别为，分开后A、B的动量大小均为，方向相反，满足动量守恒，系统的总动量为0。实验：验证动量守恒定律利用气垫导轨和光电门装置注意：确保气垫导轨是_放置的利用摆球利用打点计时器利用斜槽和小球装置注意保证两绳_通过小球_可以知道碰撞时的速度水平等长摆起的角度装置注意在长木板下垫一小木片用以_平衡摩擦力课课堂堂总结总结实验：验证动量守恒定律利用气垫导轨和光电门利用摆球利用打点计时器利用斜槽和小球装置注意碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。斜槽末端的切线必须_；入射小球每次都必须从斜槽_高度由_释放；选质量_的小球作为入射小球；课课堂堂总结总结水平同一静止较大实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。