2020高考物理第六章实验七验证动量守恒定律教案鲁科版

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1、实验七　验证动量守恒定律一、实验原理与操作原理装置图操作要领碰撞前：p＝m1v1＋m2v2碰撞后：p′＝m1v1′＋m2v2′(1)测质量：用天平测出两球的质量(2)安装：斜槽末端切线必须沿水平方向(3)起点：入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放(4)铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。(5)测距离：用小球平抛的水平位移替代速度，用刻度尺量出O到所找圆心的距离。图1二、数据处理1.碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。标出碰后入射小球

2、落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。如图1所示。2.验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中，最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立。◎注意事项(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。(2)选质量较大的小球作为入射小球，即m入＞m被碰。(3)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。◎误差分析(1)主要来源于质量m1、m2的测量。(2)小球落点的确定。(3)小球水平位移的测量。热点一　教材原型实验命题角度　实验原理及操作步骤【例1】　如图2，用“碰撞实验

3、器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图2(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。接下来要完

4、成的必要步骤是__________。(填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量小球m1开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度HD.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE.测量平抛射程OM、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______________________[用(2)中测量的量表示]。解析　(1)小球离开轨道后做平抛运动，由H＝gt2知t＝，即小球的下落时间一定，则初速度v＝可用平抛运动的水平射程来表示，选项C正确。(2)本实验要验证的是m1·OM＋m2·ON＝m1·OP，因此要

5、测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程OM和ON，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，没有必要测量小球m1开始释放的高度h和抛出点距地面的高度H。故应完成的步骤是A、D、E。(3)若动量守恒，应有m1v1＋m2v2＝m1v0(v0是m1单独下落离开轨道时的速度，v1、v2是两球碰后m1、m2离开轨道时的速度)，又v＝，则有m1·＋m2·＝m1·，即m1·OM＋m2·ON＝m1·OP。答案　(1)C　(2)ADE　(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP命题角度　数据处理及分析【例2】　某同学用如图3所示装置通过半

6、径相同的A、B两球的碰撞来“探究碰撞过程中的不变量”，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。图3(1)安装器材时要注意：固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿________方向。(2)某次实验中，得出小球落点情况如图4所示(单位是cm

7、)，P′、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心)，若入射小球和被碰小球质量之比为m1∶m2＝4∶1。图4则两球碰撞前的总动量为__________(用m1表示)，碰撞后的总动量为__________(用m1表示)在实验误差允许的范围内两球碰撞过程中动量________。解析　(1)为保证小球滚落后做平抛运动，斜槽末端的切线要沿水平方向。(2)碰撞前：p＝m1·OP′＝0.256m1碰撞后：p′＝m1·OM＋m2·ON＝0.155m1＋0.4m2＝0.255m1由以上计算可知，在实验误差

8、允许的范围内，两球碰撞过程中动量守恒。答案　(1)水平　(2)0.256m1　0.255m1　守恒热点二　创新拓展实验命题角度　利用气垫导轨验证动量守恒定律【例3】　某同学现用如图5甲所示的气