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时间:2019-06-09
《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
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