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1、《驗證動量守恒定律》實驗中速度測定的三條思路-論文網(wǎng) 論文摘要：《驗證動量守恒定律》實驗中速度測定的三條思路-論文網(wǎng)論文關鍵詞：驗證,動量,守恒定律,實驗,速度? 《驗證動量守恒定律》的實驗題目很多，實驗原理都是測定相互作用前、后系統(tǒng)的動量在實驗允許的誤差范圍內(nèi)是否相等。動量是由質(zhì)量和速度構成的，故所有《驗證動量守恒定律》的實驗都是圍繞測定瞬時速度而設計的。瞬時速度測定的測定通常是根據(jù)以下三條思路：①根據(jù)平拋運動的規(guī)律，②根據(jù)機械能守恒定律，③根據(jù)勻速直線運動的規(guī)律。本文就從這三個方面談談速度測定的具體思路。 一、利用平拋運動的規(guī)律求速度 （1）物體落在水平面上 例1：用半徑相同

2、的兩小球A、B的碰撞驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖1所示，斜槽與水平槽圓滑連接。實驗時先不放B球，使A球從斜槽上某一固定點C由靜止?jié)L下，落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡記為P。再把B球放在水平槽前端邊緣處，讓A球仍從C處由靜止?jié)L下，A球碰撞后落在記錄紙上留下的痕跡記為M，B球碰撞后落在記錄紙上留下的痕跡記為N。記錄紙上的點是重垂線所指的位置，測得各落點痕跡到點的距離。只要滿足關系式，則說明碰撞中動量是守恒的． 分析：由平拋的運動規(guī)律，和平拋的高度一定可推出初速度。只要滿足關系式=，則說明碰撞中系統(tǒng)動量是守恒的。 （2）物體落在豎直面上 例2：為了驗證動量守恒定律，某同學選取了兩個體積相

3、同、質(zhì)量不等的小球。按下述步驟做了如下實驗： 步驟1：用天平測出兩個小球質(zhì)量m和m，且m>m。 步驟2：安裝好實驗裝置如圖2所示，使槽的末端的切線水平，將另一木條豎直固定在右側。 步驟3：先不在斜槽的末端B點放小球m，讓小球m從頂端自A處靜止釋放，記下小球在豎直面上的落點位置E。 步驟4：將小球m放在斜槽末端B點，讓小球m從頂端A處靜止釋放，使它們碰撞，記下小球m在豎直面上的落點位置F和m在豎直面上的落點位置D。 步驟5：找出小球放在斜槽末端時小球球心對應的木板上的等高點C。 步驟6：用刻度尺量出落點D、E和F到C點的距離分別為L、L和L。 只要滿足關系式，則說明碰撞中動量是守恒

4、的． 分析：由平拋運動的規(guī)律，和水平方向的位移一定可推出初速度，只要滿足關系式，則說明碰撞中系統(tǒng)動量是守恒的。 （3）物體落在斜面上 例3：為了驗證碰撞中的動量守恒，某同學選取了兩個體積相同、質(zhì)量不等的小球，按下述步驟做了如下實驗： ①用天平測出兩個小球的質(zhì)量分別為和且． ②按照如圖3所示的那樣，安裝好實驗裝置．將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端點的切線水平．將一斜面BC連接在斜槽末端． ③先不放小球，讓小球從斜槽頂端A處由靜止 開始滾下，記下小球在斜面上的落點位置E． ④將小球放在斜槽前端邊緣處，讓小球從斜槽頂端A處滾下，使它們發(fā)生碰撞，記下小球在斜面上的落點位置D和小球在斜面

5、上的落點位置F． ⑤用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離．圖中D、E、F點是該同學記下的小球在斜面上的幾個落點位置到B點的距離分別為、、． 根據(jù)該同學的實驗用測得的物理量來表示，只要滿足關系式，則說明碰撞中動量是守恒的． 分析：設斜面的傾角為，由平拋運動的規(guī)律、可知平拋的初速度.故只要滿足關系式，則說明碰撞中系統(tǒng)動量是守恒的。 二、利用機械能守恒的規(guī)律求速度 例4：圖4是用來驗證動量守恒定律的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于點，點下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實驗時，將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上，釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞。碰后球1向

6、左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點?，F(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a，B點離水平桌面的距離為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為c，球1的質(zhì)量為和球2的質(zhì)量為，立柱的高為h，桌面離地面的高為H。根據(jù)測量的數(shù)據(jù)可得該實驗中驗證動量守恒的表達式為_________________。 分析：被碰小球（球2）碰后的速度仍然是根據(jù)平拋運動的規(guī)律求出即，主碰小球（球1）碰前和碰后的速度均由機械能守恒的規(guī)律求出，令碰前的速度為，碰后的速度為，則由機械能守恒規(guī)律，解得 ，解得。代入，化簡得驗證 動量守恒的表達式為 三、由勻速直線運動的規(guī)律求速度 （1）已知時間測位移 例5：如圖5甲所示，某同學設計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在光滑水平面上，小車A的左端粘有橡皮泥，小車A受到外界水平?jīng)_量作用后做勻速運動，與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動。