通用版2018高考物理一轮复习第6章动量实验7验证动量守恒定律教师用书.doc

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1、实验七 验证动量守恒定律一、实验目的验证动量守恒定律二、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、实验方案举例1.方案一:利用气垫导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.如图实71所示:图实71(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)验证:一维碰撞中的动量守恒.2.

2、方案二:利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(1)用天平测出两小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球.(2)按照如图实72所示安装实验装置,调整固定斜槽使斜槽底端水平.图实72(3)白纸在下,复写纸在上,在适当位置铺放好.记下重垂线所指的位置O.(4)不放被撞小球,让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次.用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心P就是小球落点的平均位置.(5)把被撞小球放在斜槽末端,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.用步骤(4)的方法,标出碰后入射小球落点的平均位置M和

3、被碰小球落点的平均位置N.如图实73所示.图实73(6)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=m1+m2,看在误差允许的范围内是否成立.考点一

4、实验原理与操作[母题] 如图实74,用“碰撞实验器”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.图实74(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

5、面上的垂直投影,实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,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静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.接下来要完成的必要步骤是________.(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

6、表示];若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为________________[用(2)中测量的量表示].【解析】 (1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定,即v=.而由H=gt2知,每次竖直高度相等,平抛时间相等.即m1=m1+m2;则可得m1·OP=m1·OM+m2·ON.故只需测量射程,因而选C.(2)由表达式知:在OP已知时,需测量m1、m2、OM和ON,故必要步骤A、D、E.(3)若为弹性碰撞,同时还满足机械能守恒.m12=m12+m22m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2.【答案】 (1)C (2)ADE (3)m1

7、·OM+m2·ON=m1·OP m1·OM2+m2·ON2=m1·OP2[借题悟法·核心点拨]1.实验原理的理解[第(1)、(2)问](1)小球碰撞前后的速度可以通过平抛运动算出.(2)公式v==,由于H、g相同,故只需测射程x就可求速度.(3)测x时,应注意平均落点的确定方法.用圆规作出尽可能小的圆,将这些点包括在圆内,则圆心就是小球落点的平均位置(如图所示).2.弹性碰撞的特点[第(3)问](1)动量守恒:用测量的射程表示为m1·OP=m1·OM+m2·ON.(2)碰撞前后动能相等:即m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2.[母题迁

8、移] 某同学用如图实75甲所示的装置通过半径相同的A、B两球(mA>mB)的碰撞来验证动量守恒定律,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,碰后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.图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点.B球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零点与O点对

9、齐.甲乙图实75(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm;(2)在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?________(填选项号)A.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O

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