高三物理验证动量守恒定律

《高三物理验证动量守恒定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一、实验目的1.探究碰撞中的不变量。2.探究一维弹性碰撞的特点。二、实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒。三、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。学案2实验:验证动量守恒定律四、实验步骤方案一：利用气垫导

2、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：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量。②改变滑块的初速度大小和方向)。4.探究碰撞中的不变量。方案二：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m1、m2。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

3、条件：改变碰撞条件，重复实验。6.探究碰撞中的不变量。方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验1.测质量：用天平测出两小车的质量。2.安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。3.实验：接通电源，让小车A运动，小车B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v=ΔxΔt算出速度。5.改变条件：改变碰撞条件、重复实验。6.探究碰撞中的不变量。五、注意事项1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。2.方

4、案提醒：(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。(3)探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。六、误差分析1.系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否为一维碰撞。(2)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，长木板实验是否平衡掉摩擦力。2.偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量。3.改进措施：(1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足

5、动量守恒的条件。(2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差。【例1】某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。他设计的具体装置如图3.5-2-1所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力。(1)若已得到打点纸带如图3.5-2-2所示，并测得各计数点间距(标在图上)。A为运动起点，则应该选择____段来计算A碰前的速度，应选择____段来计算A和B碰后的共同速度。(以上空格选

6、填“AB”“BC”“CD”“DE”)。(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得碰前m1v0=_______kg·m/s；碰后(m1+m2)v共=_______kg·m/s。由此得出结论________________________________________________。图3.5-2-1图3.5-2-2热点一实验原理的考查BCDE0.4200.417在误差许可的范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的【解析】(1)分析纸带上的点迹可以看出，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度

7、，故BC段能准确地描述小车A碰前的运动情况，应当选择BC段计算小车A碰前的速度，而DE内小车运动稳定，故应选择DE段计算碰后A和B的共同速度。(2)小车A碰撞前的速度m/s=1.050m/s小车A在碰撞前：mAv0=0.40×1.050kg·m/s=0.420kg·m/s碰后A和B的共同速度m/s=0.695m/s碰撞后A和B：(m1+m2)v共=(0.20+0.40)×0.695kg·m/s=0.417kg·m/s结论：在误差许可的范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的。【例2】气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫

8、，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不