一轮学案第六章实验6验证动量守恒定律.docx

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1、实验6验证动量守恒定律知识III素养奠基教材梳理自主落实一、实验目的 验证动量守恒定律.实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量相和碰撞前后物体的速度0、找出碰撞前的动量夕=桃15+旭2。2及碰撞后的动量=如。1 +股2。2, 看碰撞前后动量是否守恒.三、实验方案实验方案1：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.(3)实验：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.实验方案2：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验.(1)测质量：用天平测出两小球的质量股1、mi.(

2、2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来.(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰.(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.实验方案3：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验.测质量：用天平测出两小车的质量.(2)安装：如图所示安装实验装置.(3)实验：接通电源，让小车/运动，小车6静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动.(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由。=宁算出速度.(5)改变条件：改变

3、碰撞条件，重复实验.(6)验证：一维碰撞中的动量守恒.实验方案4：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律.(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：如图所示安装实验装置.调整固定斜槽使斜槽底端水平.入射小球(3)铺纸：白纸在下，复写纸在上.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.用规画尽量小的把所有的小球落点心尸就是小球落点的平均位置.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

4、和被撞小球落点的平均位:N.如图所示.“( I t t /X /、一/、一/、一-MPN验证：测量OP、OM. ON的长度，代入mrOP=mrOM+mrON 验证.、注意事项(1)前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”.(2)探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变.五、误差分析(1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求.碰撞是否为维.实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，用长木板实验时是否平衡掉摩擦力.(2)偶然误差：主要来源于质量m和速度。的测量.名师点拨典题印证考点突破素养提升I考点一常规实验典例 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律

5、，即 研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.0 M P N实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量（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B.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程（2）图中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时，先让入 射球如多次从斜轨上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”，然后把被碰小球牝静置于轨道的水平部分，再将入射球如从斜轨上S位置静止释放，与小球他相碰，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加、miB.测量小球mx开始释放高度hC.测量抛出点

6、距地面的高度HD.分别找到刎、mi相碰后平均落地点的位置V、NE.测量平抛射程OM、ON(3)经测定,mi=45.0 g,m2= 75g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示.碰撞前后W的动量分别为pi与川，贝!lpi：p、=2 = 11 ：11；若碰撞结束时牝的动量为2,贝！|p：p，2.实验结果说明，碰撞前后总动量的比值;七p l+pM P N35.20 cmJ.44.80 cm55.68 cm（4）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.请你用中已知的数据，分析和计算出被碰小球利平抛运动射程ON的最大值为cm.解析：(1)小球

7、碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即D=三inp而由知，每次竖直高度相等，所以平抛时间相等，即加1亍如胆则可得 叫0尸=如03/+m2on.故只需测射程，因而 t t选C.(2)由表达式知：在。尸已知时，需测量阳1、加2、0M和。V,故 必要步骤有A、D、E.(3加=叫空t联立可得pi ： p = OP ： OM =44.80 ： 35.20=14 ： 11,则 pl : P2 = llOM 网mr：I t )=11 ： 2.9,mrOP故 ，,pi +p2 mvOM+mi9ON= LOL(4)其他条件不变，使OV最大，则如、叫发生弹性碰撞,则其动量和能量均守恒，可得力=为警, /W1+/W

8、2又V2 =ON一=7故ON=2mlOP=2X45 x 44.80 cm 心76.80 cm.45.0+7.5答案：(i)c (2)ADE (3)14 2.9 LOI (4)76.80I名师解惑利用斜槽小球碰撞验证动量守恒的注意事项1 .斜槽末端的切线必须水平.2 .入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放.3 .选质量较大的小球作为入射小球.4 .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.气垫导轨图考点二创新实验 典例现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律.在图(a)中，气垫导轨上有力、6两个滑块，滑块力右侧带有一弹簧片，左侧与打点计 时器(图中未画出)的纸带相连；测块6左

9、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.实验测得滑块/的质量%= 0.310 kg,滑块5的质量.2 = 0.108 kg,遮光片的宽度=1.00 cm；打点计时器所用交变电流的频率f= 50.0Hz.将光电门固定在滑块6的右侧，启动打点计时器，给滑块力一向右的初速度，使它与6相碰.碰后光电计时器显示的时间为股5=3.500ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示.L91 1.92 1.93 L941 3.25 4.()04.02 4.03 4.05图(b)L碰撞前后总动量之差若实验允许的相对误差绝对值I碰前总动量I X100%.最大为5%

10、,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.解析：按定义，滑块运动的瞬时速度大小o为v式中As为滑块在很短时间Af内走过的路程.设纸带上打出相邻两点的时间间隔为A,贝寸A=1=0.02 s,A。可视为很短.设N在碰撞前、后瞬时速度大小分别为。o, 5.将式和图给实验 数据代入式得5=2.00 m/s,5=0.970 m/s.设6在碰撞后的速度大小为力，由式有02 = 4， Mb代入题给实验数据得O2=2.86m/s,设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为和，则p=ntVo9pf=mV+相2。2两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为P-Pfdp= I p X100%,联立式并代入有关数据，得4=1.7%5%.因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律.答案：见解析I名师解惑在验证动量守恒定律的实验中，核心问题是如何测量碰撞前后的瞬时速度，因此在实验设计时，可以根据学过的知识进行测量，如可 以利用平抛运动，或光电门，或自由落体等变速运动，或圆周运动, 或动能定理等进行等效代换.本题就是利用了动能定理.