一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康尿炞C碰撞中的動量守恒。驗證碰撞中的動量守恒。二、實驗原理二、實驗原理在一維碰撞中，測出相碰的兩物體的質(zhì)量在一維碰撞中，測出相碰的兩物體的質(zhì)量m1和和m2及及碰撞前、后物體的速度碰撞前、后物體的速度v1、v2及及v1、v2，找出碰撞前的，找出碰撞前的動量動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前、后動量是否守恒?？磁鲎睬?、后動量是否守恒。超鏈接超鏈接三、實驗器材三、實驗器材方案一：方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二：方案二：帶細線的擺球帶細線的擺球(兩套兩套)、鐵架臺、天平、量角器、鐵架臺、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。坐標(biāo)紙、膠布等。方案三：方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個兩個)、天平、撞針、橡皮泥。天平、撞針、橡皮泥。方案四：方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個、重垂斜槽、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。線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。四、實驗步驟四、實驗步驟方案一：方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量。測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量。(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。(3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量；改變滑塊的質(zhì)量；改變滑塊的初速度大小和方向改變滑塊的初速度大小和方向)。(4)驗證：一維碰撞中的動量守恒。驗證：一維碰撞中的動量守恒。方案二：方案二：利用等長懸線懸掛大小相等的小球完成一利用等長懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰撞實驗維碰撞實驗(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝：把兩個大小相等的小球用等長懸線懸掛起安裝：把兩個大小相等的小球用等長懸線懸掛起來。來。(3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰。它們相碰。(4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出測速度：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，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。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。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。驗證：一維碰撞中的動量守恒。方案三：方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量。測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量。(2)安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的把紙帶穿過打點計時器，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。碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。(3)實驗：接通電源，讓小車實驗：接通電源，讓小車A運動，小車運動，小車B靜止，靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動。動。(5)改變條件：改變碰撞條件、重復(fù)實驗。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。驗證：一維碰撞中的動量守恒。方案四：方案四：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實驗驗(1)先用天平測出小球質(zhì)量先用天平測出小球質(zhì)量m1、m2。圖實圖實161(2)按圖實按圖實161所示那樣安裝好實驗裝置，將斜所示那樣安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，調(diào)節(jié)實驗裝置槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，調(diào)節(jié)實驗裝置使兩小球碰時處于同一水平高度，且碰撞瞬間入射小球使兩小球碰時處于同一水平高度，且碰撞瞬間入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰后的速度方向水平。正碰后的速度方向水平。(3)在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫紙。在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫紙。(4)在白紙上記下重垂線所指的位置在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射，它表示入射球球m1碰前的位置。碰前的位置。(5)先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)處滾下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地球落點圈在里面，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地點點P。(6)把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿步驟次，仿步驟(5)求出入求出入射小球落地點的平均位置射小球落地點的平均位置M和被碰小球落地點的平均位和被碰小球落地點的平均位置置N。(7)過過O和和N在紙上作一直線。在紙上作一直線。(8)用刻度尺量出線段用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長度。把兩小的長度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入球的質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立。看是否成立。六、注意事項六、注意事項1前提條件前提條件碰撞的兩物體應(yīng)保證碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平水平”和和“正碰正碰”。2方案提醒方案提醒(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。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，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)。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。片用以平衡摩擦力。(4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：斜槽末端的切線必須水平；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高度由靜止釋放；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；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。始終保持不變。3探究結(jié)論探究結(jié)論尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。七、誤差分析七、誤差分析1系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差主要來源于裝置本身是否符合要求，即：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否為一維碰撞。碰撞是否為一維碰撞。(2)實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩擺球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力。平，兩擺球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力。2偶然誤差偶然誤差主要來源于質(zhì)量主要來源于質(zhì)量m和速度和速度v的測量。的測量。實驗原理與操作實驗原理與操作 例例1某同學(xué)用如圖實某同學(xué)用如圖實162所示的所示的裝置通過半徑相同的裝置通過半徑相同的A、B兩球兩球(mAmB)的的碰撞來驗證動量守恒定律，圖中碰撞來驗證動量守恒定律，圖中PQ是斜槽，是斜槽，QR為水平槽。實驗時先使為水平槽。實驗時先使A球從斜槽上某一球從斜槽上某一固定位置固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到次，得到10個落點痕跡。再把個落點痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置球仍從位置G由靜止由靜止開始滾下，和開始滾下，和B球碰撞后，球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下球分別在記錄紙上留下圖實圖實162各自各自的落點痕跡。重復(fù)這種操作的落點痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖實次。圖實162中中O點是水平槽末端點是水平槽末端R在記錄紙上的豎直投影點。在記錄紙上的豎直投影點。B球落點痕球落點痕跡如圖實跡如圖實163所示，其中米尺水平放置，且平行于所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與所在的平面，米尺的零點與O點對齊。點對齊。圖實圖實163(1)碰撞后碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為球的水平射程應(yīng)取為_cm；(2)在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？_(填選項號填選項號)A水平槽上未放水平槽上未放B球時，測量球時，測量A球落點位置到球落點位置到O點的距點的距離離BA球與球與B球碰撞后，測量球碰撞后，測量A球落點位置到球落點位置到O點的距離點的距離C測量測量A球或球或B球的直徑球的直徑D測量測量A球和球和B球的質(zhì)量球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比或兩球質(zhì)量之比)E測量水平槽面相對于測量水平槽面相對于O點的高度點的高度(3)實驗中，關(guān)于入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗中，關(guān)于入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是實驗影響的說法中正確的是 ()A釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小越小，誤差越小B釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準(zhǔn)確移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準(zhǔn)確C釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內(nèi)力越釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小D釋放點越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ结尫劈c越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱螅壍缹Ρ慌鲂∏虻淖枇υ叫〈?，軌道對被碰小球的阻力越小解析解?1)如題圖所示，用盡可能小的圓把小球落如題圖所示，用盡可能小的圓把小球落點圈在里面，由此可見圓心的位置是點圈在里面，由此可見圓心的位置是65.7 cm。(2)小球做平拋運動時飛行時間相同，所以可以用水小球做平拋運動時飛行時間相同，所以可以用水平位移的大小關(guān)系表示速度的大小關(guān)系。實驗中要測量平位移的大小關(guān)系表示速度的大小關(guān)系。實驗中要測量的數(shù)據(jù)有：兩小球的質(zhì)量的數(shù)據(jù)有：兩小球的質(zhì)量m1、m2，三個落點到，三個落點到O點的距點的距離離x1、x2、x。所以應(yīng)選。所以應(yīng)選A、B、D。(3)入射小球的釋放點越高，入射小球碰前速度越大，入射小球的釋放點越高，入射小球碰前速度越大，相碰時內(nèi)力越大，阻力影響越小，可以較好地滿足動量相碰時內(nèi)力越大，阻力影響越小，可以較好地滿足動量守恒的條件，有利于減小誤差，故守恒的條件，有利于減小誤差，故C正確。正確。答案答案(1)65.7(2)A、B、D(3)C題組演練題組演練1某同學(xué)用如圖實某同學(xué)用如圖實164所示的裝所示的裝置來驗證動量守恒定律。圖中置來驗證動量守恒定律。圖中PQ為斜槽，為斜槽，QR為水平槽。實驗時先為水平槽。實驗時先使使a球從斜槽上某一固定位置球從斜槽上某一固定位置G由由靜止開始滾下，落到位于水平地面靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。關(guān)于小球落點的下列說法的記錄紙上，留下痕跡。關(guān)于小球落點的下列說法中正確的是中正確的是 ()圖實圖實164A如果小球每一次都從同一點無初速釋放，重復(fù)幾次如果小球每一次都從同一點無初速釋放，重復(fù)幾次的落點應(yīng)當(dāng)是重合的的落點應(yīng)當(dāng)是重合的B由于偶然因素存在，重復(fù)操作時小球的落點不重合由于偶然因素存在，重復(fù)操作時小球的落點不重合是正常的，但落點應(yīng)當(dāng)比較密集是正常的，但落點應(yīng)當(dāng)比較密集C測定測定B點位置時，如果重復(fù)點位置時，如果重復(fù)10次的落點分別為次的落點分別為B1、B2、B3、B10，則，則OB應(yīng)取應(yīng)取OB1、OB2、OB3OB10的平均值，的平均值，即即OB(OB1OB2OB10)/10D用半徑盡量小的圓把用半徑盡量小的圓把B1、B2、B3B10圈住，這個圓圈住，這個圓的圓心就是入射球落點的平均位置的圓心就是入射球落點的平均位置B解析：重復(fù)操作時小球的落點不會全重合，但距離應(yīng)較近。解析：重復(fù)操作時小球的落點不會全重合，但距離應(yīng)較近。確定落點位置的方法是畫最小的圓圈定落點，圓心作為落確定落點位置的方法是畫最小的圓圈定落點，圓心作為落點位置。點位置。答案：答案：BD2如圖實如圖實165所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖。裝置示意圖。(1)若入射小球質(zhì)量為若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為，半徑為r2，則，則 ()圖實圖實165Am1m2，r1r2Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2(2)為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是_。(填下列對應(yīng)的字母填下列對應(yīng)的字母)A直尺直尺B游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺C天平天平D彈簧秤彈簧秤E秒表秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為，被碰小球的質(zhì)量為m2，P為為碰前入射小球落點的平均位置，則關(guān)系式碰前入射小球落點的平均位置，則關(guān)系式(用用m1、m2及及圖中字母表示圖中字母表示)_成立，即表示碰撞成立，即表示碰撞中動量守恒。中動量守恒。解析：解析：(1)兩小球要選等大的，且入射小球的質(zhì)量應(yīng)大些，兩小球要選等大的，且入射小球的質(zhì)量應(yīng)大些，故選故選C。(2)該實驗必須測出兩球平拋的水平位移和質(zhì)量，故必須該實驗必須測出兩球平拋的水平位移和質(zhì)量，故必須用到直尺和天平，因兩球平拋起點相同，不用測小球直用到直尺和天平，因兩球平拋起點相同，不用測小球直徑，故用不到徑，故用不到B。數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析例例2如圖實如圖實166所示，用所示，用“碰撞實驗器碰撞實驗器”可可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。碰撞前后的動量關(guān)系。圖實圖實166(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過僅測量易的。但是，可以通過僅測量_(填選項前的符填選項前的符號號)，間接地解決這個問題。，間接地解決這個問題。A小球開始釋放高度小球開始釋放高度hB小球拋出點距地面的高度小球拋出點距地面的高度HC小球做平拋運動的射程小球做平拋運動的射程(2)圖實圖實166中中O點是小球拋出點在地面上的垂點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射球直投影。實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上多次從斜軌上S位置靜位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程，測量平拋射程OP。然后，把被碰小球然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將靜置于軌道的水平部分，再將入射球入射球m1從斜軌上從斜軌上S位置靜止釋放，與小球位置靜止釋放，與小球m2相碰，并相碰，并多次重復(fù)。多次重復(fù)。接下來要完成的必要步驟是接下來要完成的必要步驟是_。(填選項前的填選項前的符號符號)A用天平測量兩個小球的質(zhì)量用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B測量小球測量小球m1開始釋放高度開始釋放高度hC測量拋出點距地面的高度測量拋出點距地面的高度HD分別找到分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置相碰后平均落地點的位置M、NE測量平拋射程測量平拋射程OM、ON(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為為_(用用(2)中測量的量表示中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰；若碰撞是彈性碰撞。那么還應(yīng)滿足的表達式為撞。那么還應(yīng)滿足的表達式為_(用用(2)中測量的中測量的量表示量表示)。圖實圖實167(5)有同學(xué)認為，在上述實驗中僅更換兩個小球的材有同學(xué)認為，在上述實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的射程質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的射程增大。請你用增大。請你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球中已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球m2平拋運動射程平拋運動射程ON的最大值為的最大值為_cm。 (2)本實驗要驗證的是本實驗要驗證的是m1OMm2ONm1OP，因此，因此要測量兩個小球的質(zhì)量要測量兩個小球的質(zhì)量m1和和m2以及它們的水平射程以及它們的水平射程OM和和ON，而要確定水平射程，應(yīng)先分別確定兩個小球落地的，而要確定水平射程，應(yīng)先分別確定兩個小球落地的平均落點，沒有必要測量小球平均落點，沒有必要測量小球m1開始釋放的高度開始釋放的高度h和拋出和拋出點距地面的高度點距地面的高度H。故應(yīng)完成的步驟是。故應(yīng)完成的步驟是ADE或或DEA或或DAE。答案答案(1)C(2)ADE 或或DEA 或或DAE(3)m1OMm2ONm1OPm1OM2m2ON2m1OP2(4)142.911.01(5)76.8題組演練題組演練3如圖實如圖實168甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，啟動打點計時器甲車受到水平向右的沖量。運動一段啟動打點計時器甲車受到水平向右的沖量。運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動。距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動。圖實圖實168紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況如圖實紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況如圖實168乙所示，電源頻率為乙所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車運動速度大小為，則碰撞前甲車運動速度大小為_ m/s，甲、乙兩車的質(zhì)量比，甲、乙兩車的質(zhì)量比m甲甲 m乙乙_。答案：答案：0.62 14某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做“驗證動量守驗證動量守恒恒定律定律”的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖實的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖實169甲所示，甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。圖實圖實169(1)下面是實驗的主要步驟：下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；水平；向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；帶始終在水平方向；使滑塊使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先先_，然后，然后_，讓滑塊帶動紙，讓滑塊帶動紙帶一起動；帶一起動；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出理想的紙帶如圖乙所取下紙帶，重復(fù)步驟，選出理想的紙帶如圖乙所示；示；測得滑塊測得滑塊1的質(zhì)量為的質(zhì)量為310 g，滑塊，滑塊2(包括橡皮泥包括橡皮泥)的質(zhì)量為的質(zhì)量為205 g。完善實驗步驟的內(nèi)容。完善實驗步驟的內(nèi)容。(2)已知打點計時器每隔已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知兩滑塊打一個點，計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為相互作用以前系統(tǒng)的總動量為_kgm/s；兩滑塊相；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為互作用以后系統(tǒng)的總動量為_kgm/s(保留三位有保留三位有效數(shù)字效數(shù)字)。(3)試說明試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_。解析：解析：(1)實驗時應(yīng)先接通打點計時器的電源，再放開滑塊。實驗時應(yīng)先接通打點計時器的電源，再放開滑塊。(3)存在誤差的主要原因是紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦。存在誤差的主要原因是紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦。答案：答案：(1)接通打點計時器的電源放開滑塊接通打點計時器的電源放開滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦實驗的改進與創(chuàng)新實驗的改進與創(chuàng)新 例例3如圖實如圖實1610是用來驗證動量是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于用細線懸掛于O點，點，O點下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實驗時，點下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高。將球接觸且兩球等高。將球1拉到拉到A點，并使之靜點，并使之靜止，同時把球止，同時把球2放在立柱上。釋放球放在立柱上。釋放球1，當(dāng)它擺到懸點正下方，當(dāng)它擺到懸點正下方時與球時與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠可擺到向左最遠可擺到B點，球點，球2落落到水平地面上的到水平地面上的C點。測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證點。測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時兩球碰撞時動量守恒。現(xiàn)已測出動量守恒?，F(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌點離水平桌面的距離為面的距離為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為點與桌子邊沿間的水平距離為c。此處，。此處，圖實圖實1610(1)還需要測量的量是還需要測量的量是_、_和和_。(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為_。(忽略小球的大小忽略小球的大小)解析解析(1)要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的動量變化，根據(jù)彈性球動量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度碰撞前后的高度a和和b，由機械能，由機械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測量彈性球守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測量彈性球1的的質(zhì)量質(zhì)量m1，就能求出彈性球，就能求出彈性球1的動量變化；根據(jù)平拋運動的的動量變化；根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高規(guī)律只要測出立柱高h和桌面高和桌面高H就可以求出彈性球就可以求出彈性球2碰撞碰撞前后的速度變化，故只要測量彈性球前后的速度變化，故只要測量彈性球2的質(zhì)量和立柱高的質(zhì)量和立柱高h、桌面高桌面高H就能求出彈性球就能求出彈性球2的動量變化。的動量變化。一、本題創(chuàng)新點分析一、本題創(chuàng)新點分析1.源于教材源于教材本例中的研究對象為兩個小球，確本例中的研究對象為兩個小球，確定入射球碰前、碰后速度的方法與教材實驗相同。定入射球碰前、碰后速度的方法與教材實驗相同。2.高于教材高于教材本例中確定被碰小球碰后的速度，本例中確定被碰小球碰后的速度，借用了平拋運動的研究方法。借用了平拋運動的研究方法。二、本實驗還可以從以下方面進行改進創(chuàng)新二、本實驗還可以從以下方面進行改進創(chuàng)新1.如果給出打點計時器和氣墊導(dǎo)軌，實驗應(yīng)如何操作？如果給出打點計時器和氣墊導(dǎo)軌，實驗應(yīng)如何操作？提示：氣墊導(dǎo)軌與滑塊間無摩擦，可以利用研究打提示：氣墊導(dǎo)軌與滑塊間無摩擦，可以利用研究打點計時器記錄的紙帶分析滑塊碰撞前后的速度，再驗證系點計時器記錄的紙帶分析滑塊碰撞前后的速度，再驗證系統(tǒng)碰撞過程中動量是否守恒。統(tǒng)碰撞過程中動量是否守恒。2.如果給出打點計時器和長木板，實驗應(yīng)如何操作？如果給出打點計時器和長木板，實驗應(yīng)如何操作？提示：利用紙帶確定滑塊碰撞前后的速度的方法與提示：利用紙帶確定滑塊碰撞前后的速度的方法與(1)中相同，但此實驗必須調(diào)整長木板的傾角，以平衡滑塊的中相同，但此實驗必須調(diào)整長木板的傾角，以平衡滑塊的摩擦力，使滑塊碰撞前后均做勻速直線運動。摩擦力，使滑塊碰撞前后均做勻速直線運動。題組演練題組演練5某同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定某同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車的前端粘有橡皮泥，推動小車A使使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動。他設(shè)計的裝置如圖并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動。他設(shè)計的裝置如圖實實1611甲所示。在小車甲所示。在小車A后連著紙帶，電磁打點后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為計時器所用電源頻率為50 Hz，長木板下墊著小木片以，長木板下墊著小木片以平衡摩擦力。平衡摩擦力。圖實圖實1611(1)若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點的間若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點的間距距(已標(biāo)在圖上已標(biāo)在圖上)。A為運動的起點，則應(yīng)選為運動的起點，則應(yīng)選_段來段來計算計算A碰前的速度，應(yīng)選碰前的速度，應(yīng)選_段來計算段來計算A和和B碰后的碰后的共同速度共同速度(以上兩空選填以上兩空選填“AB”“BC”“CD”或或“DE”)(2)已測得小車已測得小車A的質(zhì)量的質(zhì)量m10.4 kg，小車，小車B的質(zhì)量的質(zhì)量m20.2 kg，則碰前兩小車的總動量為，則碰前兩小車的總動量為_ kgm/s，碰，碰后兩小車的總動量為后兩小車的總動量為_ kgm/s。解析：解析：(1)從分析紙帶上打點情況看，從分析紙帶上打點情況看，BC段既表示小車段既表示小車做勻速運動，又表示小車有較大速度，因此做勻速運動，又表示小車有較大速度，因此BC段能較準(zhǔn)段能較準(zhǔn)確地描述小車確地描述小車A在碰撞前的運動情況，應(yīng)選用在碰撞前的運動情況，應(yīng)選用BC段計算段計算A的碰前速度。從的碰前速度。從CD段打點情況看，小車的運動情況還段打點情況看，小車的運動情況還沒穩(wěn)定，而在沒穩(wěn)定，而在DE段小車運動穩(wěn)定，故應(yīng)選用段小車運動穩(wěn)定，故應(yīng)選用DE段計算段計算碰后碰后A和和B的共同速度。的共同速度。答案：答案：(1)BCDE(2)0.4200.4176氣墊導(dǎo)軌上有氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，開始時兩個滑塊靜止，兩個滑塊，開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧，滑塊間用繩子連它們之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧，滑塊間用繩子連接接(如圖實如圖實1612甲所示甲所示)，繩子燒斷后，兩個滑塊，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動，圖乙為它們運動過程的頻閃照片，向相反方向運動，圖乙為它們運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為頻閃的頻率為10 Hz，由圖可知：，由圖可知：圖實圖實1612(1)A、B離開彈簧后，應(yīng)該做離開彈簧后，應(yīng)該做_運動，已知滑塊運動，已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為200 g、300 g，根據(jù)照片記錄的信息，根據(jù)照片記錄的信息，從圖中可以看出閃光照片有明顯與事實不相符合的地方從圖中可以看出閃光照片有明顯與事實不相符合的地方是是_。(2)若不計此失誤，分開后，若不計此失誤，分開后，A的動量大小為的動量大小為_ kgm/s，B的動量的大小為的動量的大小為_kgm/s，本實驗中，本實驗中得出得出“在實驗誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動量在實驗誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒守恒”這一結(jié)論的依據(jù)是這一結(jié)論的依據(jù)是_。解析：解析：(1)A、B離開彈簧后因水平方向不再受外力作用，離開彈簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做勻速直線運動，在離開彈簧前所以均做勻速直線運動，在離開彈簧前A、B均做加速運均做加速運動，動，A、B兩滑塊的第一個間隔應(yīng)該比后面勻速時相鄰間兩滑塊的第一個間隔應(yīng)該比后面勻速時相鄰間隔的長度小。隔的長度小。答案：答案：(1)勻速直線勻速直線A、B兩滑塊的第一個間隔兩滑塊的第一個間隔(2)0.0180.018A、B兩滑塊作用前后總動量相等，均為兩滑塊作用前后總動量相等，均為07.氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦。我們可以用帶豎滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦。我們可以用帶豎直擋板直擋板C和和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和和B驗證動量守恒定律，驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖實實驗裝置如圖實1613所示，采用的實驗步驟如下：所示，采用的實驗步驟如下：a用天平分別測出滑塊用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量的質(zhì)量mA、mB。b調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平。調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平。c在在A和和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上。定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上。d用刻度尺測出用刻度尺測出A的左端至的左端至C板的距離板的距離l1。圖實圖實1613e按下電鈕放開卡銷，同時分別記錄滑塊按下電鈕放開卡銷，同時分別記錄滑塊A、B運動時運動時間的計時器開始工作，當(dāng)間的計時器開始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰撞滑塊分別碰撞C、D擋板擋板時計時結(jié)束，記下時計時結(jié)束，記下A、B分別到達分別到達C、D的運動時間的運動時間t1和和t2。(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量及其符號是實驗中還應(yīng)測量的物理量及其符號是_。(2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達式是達式是_，上式中算得的，上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因有兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因有_(至少答出兩點至少答出兩點)。解析：解析：(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量為滑塊實驗中還應(yīng)測量的物理量為滑塊B與與D板間的距板間的距離，符號為離，符號為l2。答案：見解析答案：見解析