第 六 章動量和動量守恒定律動量和動量守恒定律實驗七驗證動量守恒定律實驗七驗證動量守恒定律1 1基 礎(chǔ) 知 識 梳 理基 礎(chǔ) 知 識 梳 理2 2核 心 考 點 突 破核 心 考 點 突 破3 32 2 年 高 考 模 擬年 高 考 模 擬基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理 一、實驗?zāi)康?驗證動量守恒定律。 二、實驗原理 在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v，找出碰撞前的動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前后動量是否守恒。 三、實驗器材 方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。 方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。 方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥。 方案四：斜槽、小球(兩個)、天平、復(fù)寫紙、白紙等。 方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖所示) 1測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。 2安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來。 3實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰。 4測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度。 5改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗。 6驗證：一維碰撞中的動量守恒。 方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律(如圖所示) 1測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定_的小球為入射小球。 2安裝：按照上圖所示安裝實驗裝置。調(diào)整固定斜槽使_。 3鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。質(zhì)量大質(zhì)量大 斜槽底端水平斜槽底端水平 4放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次。用_畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心P就是小球落點的平均位置。 5碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從_滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次。用步驟4的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N。如圖所示。圓規(guī)圓規(guī) 斜槽同一高度自由斜槽同一高度自由 6驗證：連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數(shù)據(jù)填入表中。最后代入_，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。 7結(jié)束：整理好實驗器材放回原處。m1OPm1OMm2ON 2驗證的表達式 方案一、二、三：m1v1m2v2m1v1m2v2。 方案四：m1OPm1OMm2ON 六、注意事項 1前提條件 碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。 2方案提醒 (1)若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。 (2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。 (3)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力。 (4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意： 斜槽末端的切線必須水平； 入射小球每次都必須從斜槽同一位置由靜止釋放； 選質(zhì)量較大的小球作為入射小球； 實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。核心考點突破核心考點突破教材原型實驗 (1)用螺旋測微器測量兩小球的直徑，如圖乙所示，螺旋測微器的讀數(shù)為_ mm。3.700 (2)入射小球每次都應(yīng)從斜槽上的同一位置無初速度釋放，其目的是_。 A為了使入射小球每次都能水平飛出槽口 B為了使入射小球每次都以相同的動量到達槽口 C為了使入射小球在空中飛行的時間不變 D為了使入射小球每次都能與被碰小球?qū)π呐鲎睟 BD 解析(1)螺旋測微器的主尺部分讀數(shù)為3.5mm，轉(zhuǎn)動部分讀數(shù)為20.00.01mm0.200mm，故螺旋測微器的讀數(shù)為3.5mm0.200mm3.700mm。(2)入射小球每次都應(yīng)從斜槽上的同一位置無初速度釋放，使入射小球每次都以相同的速度到達槽口，即保證入射小球每次都以相同的動量到達槽口，故B正確，A、C、D錯誤。 方法總結(jié)： 驗證動量守恒定律實驗的注意事項 (1)前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后仍沿這條直線運動。(2)利用斜槽進行實驗，由于斜槽對小球有摩擦力，所以入射小球的質(zhì)量要大于被碰小球的質(zhì)量，即m1m2，防止碰后m1被反向彈回。類題演練類題演練 1 C (3)完成上述實驗后，某實驗小組對上述裝置進行了改進，如圖乙所示。在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面，斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接。使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下，重復(fù)實驗步驟1和2的操作，得到兩球落在斜面上的平均落點M、P、N。用刻度尺測量斜面頂點到M、P、N三點的距離分別為l1、l2、l3。則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為_(用所測物理量的字母表示)。驗證動量守恒實驗創(chuàng)新主要是兩種途徑：(1)用新器材實現(xiàn)實驗方式的創(chuàng)新，比如使用氣墊導(dǎo)軌來減少摩擦力對實驗的影響。(2)從實驗?zāi)Ｐ徒嵌冗M行創(chuàng)新，因此所有滿足動量守恒定律的模型均可以用來驗證動量守恒。實驗拓展創(chuàng)新 a和b用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，靜止放置在平臺上； 細線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運動； 記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t； 滑塊a最終停在C點(圖中未畫出)，用刻度尺測出AC之間的距離sa。 小球b從平臺邊緣飛出后，落在水平地面的B點，用刻度尺測出平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線與B點之間的水平距離sb； 改變彈簧壓縮量，進行多次測量。類題演練類題演練 2 (1)圖(b)為甲、乙兩同學(xué)用螺旋測微器測遮光板寬度d時所得的不同情景。由該圖可知甲同學(xué)測得的示數(shù)為_mm，乙同學(xué)測得的示數(shù)為_mm。 (2)用測量的物理量表示動量守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為_，被壓縮彈簧開始儲存的彈性勢能Ep_。3.505 3.485