驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一頁，共46頁。 證明碰撞過程(guchng)中動(dòng)量守恒，即m1V1 = m1V1 + m2V2 用兩個(gè)大小相同但質(zhì)量(zhling)不等的小球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，小球A以初速度V1去碰靜止的小球B,碰撞后小球A的速度為V1，小球B的速度為V2.一、實(shí)驗(yàn)(shyn)原理 保證“水平”和“正碰”及正確測(cè)量三個(gè)落點(diǎn)的相對(duì)位置P、M、N是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵 本實(shí)驗(yàn)中較巧妙地借助平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，將速度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)水平位移的測(cè)量，驗(yàn)證表達(dá)式： m1.OP=m1.OM + m2ON第1頁/共46頁第二頁，共46頁。二、實(shí)驗(yàn)(shyn)器材斜槽，兩個(gè)大小相等、質(zhì)量不同的小球(xio qi)，重

2、錘線，復(fù)寫紙，白紙，_、_，游標(biāo)卡尺、圓規(guī)等天平(tinpng) 刻度尺m1.OP=m1.OM+m2O N第2頁/共46頁第三頁，共46頁。四、實(shí)驗(yàn)操作1.用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2.選質(zhì)量大的作為入射球m1.2.按圖所示安裝(nzhung)好實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽的末端_把被碰球放在斜槽前的支柱上,調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩球處于_. 3.在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí)，便在白紙上留下了小球落地的痕跡4.在白紙上記下重垂線所指的位置O.OO 的距離即為小球(xio qi)直徑d。切線(qixin)水平同一高度第3頁/共46頁第四頁，共46頁。5先不放上被碰小球，讓入射小球從

3、斜槽上同一高度滾下，重復(fù)5次 用盡可能小的圓把所有(suyu)的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置第4頁/共46頁第五頁，共46頁。 7.過O、N在紙上作直線,取OO d, O即為被碰球被碰時(shí)球心(qixn)投影位置。 6.把被碰小球B放在支柱上,讓入射小球A從同一高度滾下,使它們發(fā)生正碰, 重復(fù)(chngf)35次,仿步驟5,求出入射小球A的平均落點(diǎn)M和被碰小球B的平均落點(diǎn)N。 第5頁/共46頁第六頁，共46頁。 8、用刻度尺量OM、OP、ON的長(zhǎng)度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的“速度數(shù)值(shz)代入表達(dá)式看是否成立: 9、整理實(shí)驗(yàn)(shyn)器材，放回原處。 驗(yàn)證(ynzhng)的

4、表達(dá)式：mAOP=mAOM+mBON第6頁/共46頁第七頁，共46頁。 主要測(cè)量的物理量： a用天平測(cè)兩球質(zhì)量(zhling)m1、m2 b用游標(biāo)卡尺測(cè)小球的直徑d， c水平射程：OP、OM、ON第7頁/共46頁第八頁，共46頁。斜槽末端(m dun)切線要水平; 每次小球下滑要從同一高度(god)處由靜止開始; 要保證對(duì)心碰撞.球心(qixn)等高或在同一水平線上小球的諸多落點(diǎn)要用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)都圈在里面,該小圓的圓心即為小球的平均落點(diǎn) 。 入射小球的質(zhì)量mA和被碰小球的質(zhì)量mB的大小關(guān)系是 mA mB 。 注意：實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.五

5、、注意事項(xiàng)第8頁/共46頁第九頁，共46頁。驗(yàn)證(ynzhng)的表達(dá)式：mAOP=mAOM+mBON粗略(cl)證明:第9頁/共46頁第十頁，共46頁。六、誤差分析 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)碰撞后系統(tǒng)(m1、m2)水平方向的總動(dòng)量小于碰撞前系統(tǒng)水平方向的總動(dòng)量，誤差主要來源于：1難做到準(zhǔn)確的正碰，則誤差較大(jio d)；斜槽末端若不水平，則得不到準(zhǔn)確的平拋運(yùn)動(dòng)而造成誤差2O、O、P、M、N各點(diǎn)定位不準(zhǔn)確，測(cè)量和作圖有偏差第10頁/共46頁第十一頁，共46頁。訓(xùn)練(xnlin)1.在做碰撞中的動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要測(cè)量(cling)的物理量有 ( )A、入射小球和被碰小球的質(zhì)量 B、入射小球和被碰小球的

6、直徑 C、斜槽軌道的末端距地面的高度 D、入射球滾下到拋出時(shí)的高度差 E、入射球未碰撞時(shí)飛出的水平距離 F、入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離 C D第11頁/共46頁第十二頁，共46頁。2、在做碰撞實(shí)驗(yàn)中必須（ ）、斜槽軌道必須光滑、斜槽軌道末端的切線必須水平、入射球每次都要從同一高度由靜止落下、碰撞的瞬間(shn jin)，入射球與被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行BCD第12頁/共46頁第十三頁，共46頁。3.在本實(shí)驗(yàn)中，入射球每次滾下都應(yīng)從斜槽上的同一位置無初速釋放，這是為了使：A、小球每次都能水平飛出槽口B、小球每次都以相同的速度飛出槽口C、小球在空中飛行的時(shí)間(shjin)不變D

7、、小球每次都能對(duì)心碰撞B第13頁/共46頁第十四頁，共46頁。4.在本實(shí)驗(yàn)中，安裝斜槽軌道(gudo)時(shí)，應(yīng)讓斜槽末端點(diǎn)的切線保持水平，這樣做的目的是為了使A、入射球得到較大的速度B、入射球與被碰小球?qū)π呐鲎埠蟮乃俣葹樗椒较駽、入射球與被碰球碰撞時(shí)動(dòng)能無損失D、入射球與被碰球碰后均能從同一高度飛出B第14頁/共46頁第十五頁，共46頁。5.某同學(xué)用圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律圖中PQ是斜槽，QR為水平槽實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡再把B球放在水平槽上靠近槽末端(m

8、dun)的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下， 和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡重復(fù)這種操作10次O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直(chuzh)投影點(diǎn)B球落點(diǎn)痕跡如圖所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊第15頁/共46頁第十六頁，共46頁。(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_cm.(2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？_(填選項(xiàng)號(hào))A水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離BA球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C測(cè)量A球或B球的直徑D測(cè)量A球與B球的質(zhì)量(zhling)(或兩球質(zhì)量(zhling)之比)

9、E測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度(64.2 cm-65.2 cm)ABD第16頁/共46頁第十七頁，共46頁。 6.入射球m1碰撞前的速度以及被碰球m2碰撞后的速度可用其運(yùn)動(dòng)的水平(shupng)位移來表示，圖中M、N、P是小球的落點(diǎn)，下列說法中正確的是 A、O是被碰球在碰撞前其球心在紙上的垂直投影 B、O是碰撞前入射球的球心在紙上的垂直投影 C、被碰球碰撞后的動(dòng)量可表示為 D、入射球碰撞前的動(dòng)量可表示為21()m O Nm OPOM21()m O Nm OP OMABC第17頁/共46頁第十八頁，共46頁。7.(2011北京理綜)如圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道

10、水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度(sd)是不容易的但是，可以通過僅測(cè)量_(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問題A小球開始釋放高度hB小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程C第18頁/共46頁第十九頁，共46頁。_A用天平(tinpng)測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B測(cè)量小球m1開始釋放高度hC測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE測(cè)量平拋射程OM，ONADE第19頁/共46頁第二十頁，共46頁。_碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2，則p1 p211 _.112m OPm OMm ON222112m OPm OMm ON14第

11、20頁/共46頁第二十一頁，共46頁。1第21頁/共46頁第二十二頁，共46頁。8.某同學(xué)用如右圖所示裝置(zhungzh)來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，讓質(zhì)量為m1的小球從斜糟某處由靜止開始滾下，與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞(1)實(shí)驗(yàn)中必須要求的條件是_A斜槽必須是光滑的B斜槽末端的切線必須水平Cm1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度Dm1每次必須從同一高度處滾下(2)實(shí)驗(yàn)中必須測(cè)量的物理量是_A小球的質(zhì)量m1和m2 B小球起始高度hC小球半徑R1和R2 D小球起飛的時(shí)間tE桌面離地面的高度H F小球飛出的水平距離sBCDAF第22頁/共46頁第二十三頁，共46頁。在小車A的后面連著紙帶

12、，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖5112所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離在圖上標(biāo)出A為運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)，則應(yīng)選(yn xun)_段來計(jì)算A碰前的速度，應(yīng)選(yn xun)_段來計(jì)算A和B碰后的共同速度BCDE9.第23頁/共46頁第二十四頁，共46頁。第24頁/共46頁第二十五頁，共46頁。10.(2010泰州模擬)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌裝置(zhungzh)如圖1314(a)所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置(zhungzh)由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к?/p>

13、空腔內(nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差第25頁/共46頁第二十六頁，共46頁。(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)(wi c)，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先_，然后_，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；接通(ji tn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開(fn ki

14、)滑塊1第26頁/共46頁第二十七頁，共46頁。取下紙帶，重復(fù)步驟，選出理想的紙帶如圖(b)所示；測(cè)得滑塊1的質(zhì)量310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g. (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_kgm/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_kgm/s(保留(boli)三位有效數(shù)字)(3)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_.紙帶與打點(diǎn)(d din)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦 第27頁/共46頁第二十八頁，共46頁。第28頁/共46頁第二十九頁，共46頁。11彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)正下方桌子的邊沿有一豎直立柱實(shí)驗(yàn)(shyn)

15、時(shí)，調(diào)節(jié)懸點(diǎn)，使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2接觸且兩球等高將球1拉到A點(diǎn)，并使之靜止，同時(shí)把球2放在立柱上釋放球1，當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對(duì)心碰撞碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點(diǎn)，球2落到水平地面上的C點(diǎn)測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒現(xiàn)已測(cè)出A點(diǎn)離水平桌面的距離為a.B點(diǎn)離水平桌面的距離為b，C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c.此外：(1)還需要測(cè)量的量是_、_和_(2)根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)(shyn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_(忽略小球的大小)(1)彈性(tnxng)球1、2的質(zhì)量m1、m2立柱高h(yuǎn)桌面高H 第29頁/共46頁第三十頁，共46頁。第30頁/共46頁第三十一頁，共4

16、6頁。12如圖所示，在實(shí)驗(yàn)室用兩端帶有豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和有固定(gdng)擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A和B做“探究碰撞中的守恒量”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：.把兩滑塊A和B緊貼在一起，在A上放質(zhì)量為m的砝碼，置于導(dǎo)軌上，用電動(dòng)卡銷卡住A和B，在A和B的固定(gdng)擋板間放入一輕彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)；第31頁/共46頁第三十二頁，共46頁。.按下電鈕使電動(dòng)卡銷放開，同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)記錄兩滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間的電子計(jì)時(shí)器，當(dāng)A和B與固定擋板C和D碰撞的同時(shí)，電子計(jì)時(shí)器自動(dòng)停表，記下A至C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1，B至D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2；.重復(fù)幾次，取t1和t2的平均值(1)在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注意 ；(

17、2)應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)還有 ；(3)只要(zhyo)關(guān)系式 成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和使氣墊導(dǎo)軌水平(shupng)滑塊A的左端到擋板(dn bn)C的距離s1和滑塊B的右端到擋板D的距離s2第32頁/共46頁第三十三頁，共46頁。13.如圖1所示，質(zhì)量為M的楔形物體靜止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足夠長(zhǎng)，與水平方向的夾角為.一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端沿斜面向上以初速度(sd)v0開始運(yùn)動(dòng)當(dāng)小物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，速度(sd)大小為v，距地面高度為h，則下列關(guān)系式中正確的是( )BD第33頁/共46頁第三十四頁，共46頁。14.質(zhì)量m10.3 kg的小車靜止在光滑的水

18、平面上，車長(zhǎng)L1.5 m，現(xiàn)有質(zhì)量m20.2 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，以水平向右的速度(sd)v02 m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對(duì)靜止物塊與車面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，取g10 m/s2，求： (1)物塊在車面上滑行的時(shí)間t；(2)要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度(sd)v0不超過多少第34頁/共46頁第三十五頁，共46頁。15.如圖5所示，光滑的水平地面上有一質(zhì)量為M3 kg的木板，其左端放有一可看成質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量m1 kg的重物，右方有一豎直的墻重物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.使木板與重物以共同(gngtng)的速度v06 m/s向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻木板與墻發(fā)生碰撞

19、，經(jīng)t0.1 s木板以v14 m/s的速度返回，重力加速度為g10 m/s2.求：(1)墻壁對(duì)木板的平均作用(zuyng)力的大??；(2)板與墻作用(zuyng)時(shí)間很短，忽略碰撞過程中重物的速度變化若重物不從木板上掉下來，則木板的最小長(zhǎng)度為多少第35頁/共46頁第三十六頁，共46頁。16.如圖1所示，半徑和動(dòng)能都相等的兩個(gè)小球相向而行甲球質(zhì)量m甲大于乙球質(zhì)量m乙，水平面是光滑的，兩球做對(duì)心碰撞以后的運(yùn)動(dòng)(yndng)情況可能是下列哪些情況()A甲球速度為零，乙球速度不為零B兩球速度都不為零C乙球速度為零，甲球速度不為零D兩球都以各自原來(yunli)的速率反向運(yùn)動(dòng)AB第36頁/共46頁第三十

20、七頁，共46頁。17.質(zhì)量(zhling)為M的物塊以速度v運(yùn)動(dòng)，與質(zhì)量(zhling)為m的靜止物塊發(fā)生正碰，碰撞后二者的動(dòng)量正好相等二者質(zhì)量(zhling)之比可能為()A6 B3 C4 D5B第37頁/共46頁第三十八頁，共46頁。18.靜止在光滑水平面上的物體，受到水平拉力F的作用，拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖2所示，則下列說法中正確的是()A04 s內(nèi)物體的位移為零B04 s內(nèi)拉力對(duì)物體做功為零C4 s末物體的動(dòng)量(dngling)為零D04 s內(nèi)拉力對(duì)物體沖量為零CD第38頁/共46頁第三十九頁，共46頁。19(多選)下面關(guān)于物體動(dòng)量和沖量的說法正確的是()A物體所受合外力沖量越大

21、，它的動(dòng)量也越大B物體所受合外力沖量不為(b wi)零，它的動(dòng)量一定要改變C物體動(dòng)量增量的方向，就是它所受沖量的方向D物體所受合外力越大，它的動(dòng)量變化就越快BCD第39頁/共46頁第四十頁，共46頁。20.如圖5所示，在光滑水平面上靜止放著兩個(gè)相互接觸的木塊A、B，質(zhì)量分別為m1和m2，今有一子彈(zdn)水平穿過兩木塊設(shè)子彈(zdn)穿過木塊A、B的時(shí)間分別為t1和t2，木塊對(duì)子彈(zdn)的阻力恒為Ff，則子彈(zdn)穿過兩木塊后，木塊A的速度大小是()B第40頁/共46頁第四十一頁，共46頁。21排球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)同學(xué)們喜歡的體育運(yùn)動(dòng)為了了解排球的某些性能，某同學(xué)讓排球從距地面高h(yuǎn)11.8

22、 m處自由落下，測(cè)出該排球從開始下落到第一次反彈(fn dn)到最高點(diǎn)所用時(shí)間為t1.4 s，第一次反彈(fn dn)的高度為h21.25 m已知排球的質(zhì)量為m0.5 kg，g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力求：(1)排球與地面的作用時(shí)間；(2)排球?qū)Φ孛娴钠骄饔昧Φ拇笮〉?1頁/共46頁第四十二頁，共46頁。22. (多選)如圖1所示，A、B兩木塊緊靠在一起且靜止于光滑水平面上，木塊C以一定的初速度v0從A的左端開始向右滑行，最后停在B木塊的右端，對(duì)此過程，下列敘述(xsh)正確的是()A當(dāng)C在A上滑行時(shí)，A、C組成的系統(tǒng)(xtng)動(dòng)量守恒B當(dāng)C在B上滑行時(shí)，B、C組成的系統(tǒng)(xtng)動(dòng)量守恒C無論C是在A上滑行還是在B上滑行，A、B