【解析版】高考物理实验专题特训（12）验证动量守恒定律.doc

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1、实验十二：验证动量守恒定律一.实验目的1．验证一维碰撞中动量守恒。2．探究一维弹性碰撞特点。二.实验器材斜槽，大小相等.质量不同小钢球两个，重垂线，白纸，复写纸，天平，刻度尺，圆规。三.实验步骤(1)先用天平测出小球质量m1.m2。(2)如图1所示，安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽水平方向末端．调节实验装置使两个相碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间，入射球与被碰球球心联机与轨道末端切线平行，以确保碰撞后速度方向水平。(3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。(4)在白纸上记下重锤线所指位置O，它表示入射

2、球被碰前位置，如图所示。(5)先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处自由滚下，重复10次，用圆规画尽可能小圆，把所有小球落点围在里面，圆心就是入射球不碰撞时落地点P。(6)把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从同一高度处自由滑下，使它们发生正碰，重复10次，仿步骤⑤求出入射小球落点平均位置M和被碰小球落点平均位置N。(7)用刻度尺量出线段..长度。把两小球质量和相应速度数值代入m1=m1+m2，看是否成立．(8)整理实验器材，放回原处。四.数据处理入射球.被碰球都是从同—高度开始做平抛运动，故它们平抛运动时间都相同，设为t，入射球从斜槽轨

3、道上某—点由静止释放后，落在P点，它平抛运动起点为斜槽轨道末端，共平抛运动水平位移为，水平速度v′=，入射球从斜槽轨道上同一点由静止释放，与被碰球碰撞后分别落在M.N点，它们水平速度分别为v1′=，v2′=，如果动量守恒，则应有m1v1=m1+m2，亦即m1=m1+m2，只要证明这个关系正确，就验证了机械能守恒。五.注意事项(1)斜槽末端切线必须水平。(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。(3)入射球质量应大于被碰球质量。(4)实验过程中实验桌.斜槽.记录所用自纸位置要始终保持不变。斜槽末端必须水平，检验方法是把小球放在斜槽末端

4、平轨道上任何位置，看其能否保持静止状态．六.误差分析实验所研究过程是两个不同质量金属球发生水平正碰，因此“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足前提条件。实验中两球球心高度不在同一水平面上，给实验带来误差．每次静止释放入射球释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒误差越小，应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。本实验代入计算量并不多，只有小球质量和碰撞前后两个小球平抛水平位移，因此质量测量和水平位移测量是产生误差主要原因，应尽量准确。考点一　实验原理与操作[典例1]　(2011·北京高考)如图实161，用“碰撞实验器”可以验

5、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动量关系。图实161(1)实验中，直接测定小球碰撞前后速度是不容易。但是，可以通过仅测量________(填选项前符号)，间接地解决这个问题。A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面高度HC．小球做平抛运动射程(2)图中O点是小球抛出点在地面上垂直投影，实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道水平部分，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。接下来要完成必要步骤是________。(

6、填选项前符号)A．用天平测量两个小球质量m1.m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面高度HD．分别找到m1.m2相碰后平均落地点位置M.NE．测量平抛射程OM.ON(3)若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为__________[用(2)中测量量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足表达式为________[用(2)中测量量表示]。[答案]　(1)C　(2)ADE　(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP　m1·OM2＋m2·ON＝m1·OP2[考点总结·要点谨记]1．考查实验原理[对应第(1)题](1)小球从同一点平抛，

7、落地时间均相同。(2)可用小球做平抛运动水平射程作为小球平抛运动初速度进行实验验证。考点二　数据处理与误差分析[例2]现利用图实165所示装置验证动量守恒定律。在图中，气垫导轨上有A.B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门时间。图实165实验测得滑块A质量m1＝0.310kg，滑块B质量m2＝0.108kg，遮光片宽度d＝1.00cm；打点计时器所用交流电频率f＝50.0Hz。将光电门固定在滑块B右侧，启动打点计

8、时器，给滑块A一向右初速度，使它与B相碰。碰后光电计时器显示时间为ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出纸带如图实166所示。图实166若实验允许相对误差绝对值最大为5%，本实验是