實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動量守恒定律板塊一主干梳理夯實(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)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。實(shí)驗(yàn)器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二：帶細(xì)繩的擺球(相同的兩套)、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(diǎn)計(jì)時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥。方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個、重垂線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。實(shí)驗(yàn)步驟1方案一：利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證一維碰撞中的動量守恒(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊的質(zhì)量。(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量；改變滑塊的初速度大小)。(4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動量守恒。2方案二：利用擺球驗(yàn)證一維碰撞中的動量守恒(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝：把兩個等大的擺球用等長懸線懸掛起來。(3)實(shí)驗(yàn)：一個擺球靜止，拉起另一個擺球，放下時它們相碰。(4)測速度：測量擺球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)擺球的速度；測量碰撞后擺球擺起的角度，從而算出碰撞后對應(yīng)擺球的速度。(5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動量守恒。3方案三：利用光滑桌面上兩小車相碰驗(yàn)證一維碰撞中的動量守恒(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車A運(yùn)動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥，把兩小車連接在一起共同運(yùn)動。(4)測速度：通過紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時間由v算出速度。(5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動量守恒。4方案四：利用平拋運(yùn)動規(guī)律驗(yàn)證動量守恒定律(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颉?2)按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，并調(diào)整斜槽使斜槽末端切線水平。(3)白紙?jiān)谙?，?fù)寫紙?jiān)谏?，在適當(dāng)位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。(4)不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置。(5)把被碰小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽上同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次。用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N。(6)測量OP、OM、ON的長度，在誤差允許的范圍內(nèi)，看m1OPm1OMm2ON是否成立。(7)整理好實(shí)驗(yàn)器材并放回原處。(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，討論碰撞系統(tǒng)的動量是否守恒。數(shù)據(jù)處理與分析注意事項(xiàng)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(jìn)行驗(yàn)證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，應(yīng)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。(2)若利用擺球進(jìn)行驗(yàn)證，兩擺球靜止時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將擺球拉起后，兩擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。(3)利用兩小車相碰進(jìn)行驗(yàn)證時，要注意平衡摩擦力。(4)利用平拋運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證，安裝實(shí)驗(yàn)裝置時，應(yīng)注意調(diào)整斜槽，使斜槽末端水平，且選質(zhì)量較大的小球?yàn)槿肷湫∏颉?探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不變。誤差分析1系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求。(1)碰撞是否為一維。(2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長木板實(shí)驗(yàn)時是否平衡掉摩擦力。2偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量。3改進(jìn)措施(1)設(shè)計(jì)方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動量守恒的條件。(2)采取多次測量求平均值的方法來減小偶然誤差。板塊二考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu)考點(diǎn)實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)處理1.實(shí)驗(yàn)方案方案一：利用氣墊導(dǎo)軌和光電門完成一維碰撞。方案二：利用等長懸線掛等大小球完成一維碰撞。方案三：在光滑水平面上，利用兩小車和打點(diǎn)計(jì)時器完成一維碰撞。方案四：利用斜槽上滾下的小球與被撞小球完成一維碰撞。2數(shù)據(jù)處理(1)速度的測量方案一：滑塊速度的測量：v，式中x為滑塊擋光片的寬度(儀器說明書上給出，也可直接測量)，t為數(shù)字計(jì)時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門的時間。方案二：擺球速度的測量：v，式中h為小球釋放時(或碰撞后擺起的)高度，h可用刻度尺測量(也可由量角器和擺長計(jì)算出)。方案三：小車速度的測量：v，式中x是紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，可用刻度尺測量，t為小車經(jīng)過x的時間，可由打點(diǎn)間隔算出。方案四：測入射小球速度v1，碰后入射小球速度v1，被碰小球碰后速度v2。(2)驗(yàn)證的表達(dá)式方案一、二、三：m1v1m2v2m1v1m2v2。方案四：m1OPm1OMm2ON。例2016長沙模擬某同學(xué)用如圖甲所示的裝置做“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止放置，讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。(1)本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有_。A斜槽軌道末端到水平地面的高度HB小球a、b的質(zhì)量ma、mbC小球a、b的半徑rD小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間tE記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OCFa球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，ma_(填“大于”“小于”或“等于”)mb。(3)放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時落地？如果不是同時落地，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒有影響？(不必做分析)_。(4)為測定未放小球b時，小球a落點(diǎn)的平均位置，把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點(diǎn)對齊，如圖乙給出了小球a落點(diǎn)附近的情況，由圖可得OB距離應(yīng)為_cm。(5)按照本實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證動量守恒的驗(yàn)證式是_。嘗試解答(1)BE(2)大于(3)b球先落地，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響(4)45.95(45.9345.97均正確)(5)maOBmaOAmbOC。(1)由動量守恒定律的表達(dá)式可得：mav1mav1mbv2，必須測量小球a和b的質(zhì)量ma、mb，B選項(xiàng)正確；小球重心離開水平軌道開始做平拋運(yùn)動，高度一定，平拋時間一定，所以可以用射程表示速度，不需要測斜槽末端到地面的高度和平拋時間，而落點(diǎn)也是小球重心的位置，沒必要測小球的半徑，所以E選項(xiàng)正確，A、C、D選項(xiàng)都不正確；只要保證a球每次下落的高度不變就可以，不需要測出高度差h，F(xiàn)選項(xiàng)也錯誤。(2)為了防止出現(xiàn)A小球反彈的現(xiàn)象，必須保證ma大于mb。(3)b球先落地，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響。(4)用盡量小的圓，把a(bǔ)球的落點(diǎn)都圈起來，圓心就是a球落點(diǎn)的平均位置為45.95 cm。(5)設(shè)平拋時間為t，則v1，v1，v2，代入動量守恒的表達(dá)式，得maOBmaOAmbOC。用如圖所示裝置探究碰撞中的不變量，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上，O點(diǎn)到A球球心距離為L，使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎直方向的夾角為，A球釋放后擺到最低點(diǎn)時恰好與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D，保持角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄到多個B球的落點(diǎn)。(1)圖中s應(yīng)是B球初始位置到_的水平距離。(2)實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有哪些？(3)實(shí)驗(yàn)中需要驗(yàn)證的關(guān)系式是怎樣的？答案(1)落地點(diǎn)(2)L、H、s、mA、mB(3)mAmAmBs解析由機(jī)械能守恒定律可知A球下擺的過程有：mAgL(1cos)mAv，則A球向下擺到與B球相碰前的速度為vA。碰后A球的速度vA，碰后B球做平拋運(yùn)動vBs。在碰撞中物體質(zhì)量與速度的乘積之和不變，則mAvAmAvAmBvB。故有mAmAmBs。