2020届高考物理总复习第六单元动量实验7验证动量守恒定律教师用书（含解析）

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1、实验7　验证动量守恒定律　　实验目的1.掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法;验证一维碰撞中的动量守恒。2.掌握实验数据处理的方法;探究一维弹性碰撞的特点。实验原理在一维碰撞中,测出物体的质量m1、m2和碰撞前后物体的速率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。实验器材方案一:斜槽,大小相等、质量不同的小钢球两个,重垂线一条,白纸,复写纸,天平一台,刻度尺,圆规。方案二:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物

2、、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。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、刻度尺。方案四:带细线的小球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。实验步骤方案一　利用等大的小球碰撞后做平抛运动完成一维碰撞实验1.先用天平测出两小球质量m1、m2。2.按图示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端的切线水平,调整实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线和轨道末端的切线平行,以确保正碰后的速度方向水平。3.在地上铺一张白纸,

3、在白纸上铺复写纸。4.在白纸上记下重垂线所指的位置O。5.先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心看作入射小球不发生碰撞,仅做平抛运动的落地点P。6.把被碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次,仿步骤5求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。7.过O和N在纸上作一直线。8.用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。把两小球的质量和相应的数值代入方程式m1·OP=m1·OM+m2·ON中

4、,看是否成立。9.整理实验器材并放回原处。方案二　利用气垫导轨完成一维碰撞实验1.测质量:用天平测出两滑块质量m1、m2。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在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)。4.验证:一维碰撞中的动量守恒。方案三　利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞,两小车碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。实验装置如图所示1.质量的测量:用天平测出两车质量m1、m2。2.速度的测量:v=ΔxΔt,式中Δx是纸带上两计数

5、点间的距离,可用刻度尺测量。Δt为小车经过Δx所用的时间,可由打点间隔算出。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。方案四　利用等长细线悬挂等大的小球实现一维碰撞,实验装置如图所示1.质量的测量:用天平测量两小球的质量m1、m2。2.速度的测量:可以测量小球被拉起的角度,根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度;测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度,根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度。3.不同碰撞情况的实现:用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的能量损失。数据处理把测量数据填入表中,比较碰撞前后的

6、总动量之间的关系:　　方案一表格碰撞前碰撞后质量m/kgm1=m1=m2=平抛距离x/mOP=OM=ON=总动量p/(kg·m·s-1)m1·OP=m1·OM+m2·ON=　　方案二、方案三、方案四表格碰撞前碰撞后质量m/kgm1=m2=m1=m2=速度v/(m·s-1)v1=v2=v1'=v2'=总动量p/(kg·m·s-1)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'=1.(2018陕西西安六校联考)如图所示,质量为m1的球A从斜槽某一高度由静止滚下,落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与球A半径相同、质量

7、为m2的球B,仍让球A从斜槽同一高度滚下,并与球B正碰,两球落地后,球A和B的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则实验必须满足的条件是(　　)。A.轨道末端的切线必须是水平的B.斜槽轨道必须光滑C.m1=m2D.m1

8、如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察两物体的运动情况,进行必要的测量,探究物体间相互作用时的不变量。(1)该同学还必须有的器材是 　。 (2)需要直接测量的数据是 　。 (3)本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为 　。 解析　两物体弹开后各自做平抛运动,根据平抛运动规律可知两物体做平抛运动的时间t相等。所需验证的表达式为m1v1=m2v2,等式两侧都乘以时间t,有m1v1t=m