實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件

1、 教師助手 學(xué)生幫手 家長(zhǎng)朋友 實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證動(dòng)量守恒定律：（二）實(shí)驗(yàn)原理（1）兩個(gè)質(zhì)量大小不同的小球m1、m2發(fā)生正碰，若碰前m1的速度為v1，m2靜止，且碰撞瞬間，兩球構(gòu)成系統(tǒng)動(dòng)量恒定，若碰后m1、m2的速度分別為v1和v2，據(jù)動(dòng)量守恒定律應(yīng)有：m1v1=m1v1+m2v2，故只要測(cè)出兩球質(zhì)量m1=？m2=？及碰撞前后二球的速度v1，v1和v2就可驗(yàn)證碰撞過程動(dòng)量是否守恒.（如圖所示）（2）將小球m2放在斜槽末端，讓小球m1從斜槽上滾下與m2相碰，碰后二球均做平拋運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗鼈兿侣涓叨认嗤?，飛行時(shí)間也就相同，它們飛行的距離s=v

2、t與小球開始平拋時(shí)的速度成正比.下圖中OP=v1tOM=v1tON=v2t如果實(shí)驗(yàn)測(cè)得m1、m2、OP、OM、ON滿足m1OP=m1OM+m2ON將代入消去t即可看到m1v1=m1v1+m2v2這樣就驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律（三）實(shí)驗(yàn)器材斜槽軌道，體積相同質(zhì)量不同的兩個(gè)小球、重錘線、白紙、復(fù)寫紙、刻度尺、天平、圓規(guī).第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)技法講解1.要調(diào)節(jié)好實(shí)驗(yàn)裝置，使固定在桌邊的斜槽末端點(diǎn)的切線水平，使碰撞后的速度方向在水平方向上.2.應(yīng)使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量. 3.每次入射小球從槽上相同位置由靜止?jié)L下.可在斜槽上適當(dāng)高度處固定一擋板，使小球靠著擋板，然后

3、釋放小球.4.白紙鋪好后不能移動(dòng).典例剖析例1“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是（）A.軌道末端的切線必須是水平的B.斜槽軌道必須光滑C.入射球m1每次必須從同一高度滾下D.入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度解析：為了保證小球碰后做平拋運(yùn)動(dòng)，軌道應(yīng)調(diào)整末端的切線必須水平.為了保證入射小球m1滑到斜槽末端時(shí)速度不變，應(yīng)從同一高度處滾下來，至于斜槽是否光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)無影響.兩球要對(duì)心正碰，且碰后m2球水平飛出，所以m1、m2兩球的球心必須在同一高度.應(yīng)選ACD.答案：ACD二、實(shí)驗(yàn)誤差的來源分析技法講解1.應(yīng)多次進(jìn)行碰撞，兩球的落地點(diǎn)均要通過取平均位置來確定，以減小偶然誤差.

4、2.在實(shí)驗(yàn)過程中，使斜槽末端切線水平和兩球發(fā)生正碰，否則兩小球在碰后難以做平拋運(yùn)動(dòng).3.適當(dāng)選擇擋球板的位置，使入射小球的釋放點(diǎn)稍高，以獲得較大的入射速度.4.實(shí)驗(yàn)過程中白紙位置發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致在白紙上的落點(diǎn)位置發(fā)生較大變化，也會(huì)給測(cè)量帶來誤差.典例剖析例2在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生誤差的主要原因有（）A.碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的方向不是絕對(duì)沿水平方向B.小球在空中飛行時(shí)受到空氣阻力C.通過復(fù)寫紙描得的各點(diǎn)，不是理想的點(diǎn)，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差D.測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)有誤差解析：若入射小球和被碰小球的運(yùn)動(dòng)方向不是絕對(duì)沿水平方向，就不能保證它們

5、做平拋運(yùn)動(dòng)，給驗(yàn)證帶來很大誤差.小球在空中飛行時(shí)受空氣阻力大小與速度大小有關(guān)，速度越大阻力越大，因而落地點(diǎn)到拋出點(diǎn)的水平距離會(huì)有系統(tǒng)誤差.落點(diǎn)的確定及長(zhǎng)度的測(cè)量會(huì)存在偶然誤差.答案：ABD三、實(shí)驗(yàn)操作技巧技法講解1.如何確定落點(diǎn)位置?用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置.2.如何確定斜槽的末端點(diǎn)的切線水平?把小球放在斜槽末端的水平部分，調(diào)整斜槽末端的固定螺絲，若小球在水平部分的任意位置都能平衡，說明斜槽末端點(diǎn)的切線已經(jīng)調(diào)到水平.3.需要進(jìn)行哪些測(cè)量?用天平測(cè)出入射小球和被碰小球的質(zhì)量m1、m2.用刻度尺測(cè)出未放被碰小球時(shí)，入射小球從斜槽上滾下時(shí)落地點(diǎn)P到O的

6、距離OP，再測(cè)出放上被碰小球，兩球發(fā)生碰撞后兩球落地點(diǎn)到O的距離OM、ON.典例剖析例3在驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)中必須測(cè)量的量是（）A.小球的質(zhì)量m1和m2 B.小球半徑r1和r2C.桌面離地的高度H D.小球起始高度E.從兩球相碰到兩球落地的時(shí)間F.小球m1單獨(dú)滾下的水平距離G.兩小球m1和m2相碰后飛出的水平距離解析：在本實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)量的量有：兩小球質(zhì)量m1、m2；入射小球m1單獨(dú)滾下做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離和兩小球相碰后飛出做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離.兩小球在平拋運(yùn)動(dòng)中，在豎直方向上發(fā)生的位移相同，兩小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，因此它們?cè)谒椒较蛏献鰟蛩俜诌\(yùn)動(dòng)的時(shí)間也相等，可以利用水平運(yùn)動(dòng)距離的測(cè)量代

7、替對(duì)速度的測(cè)量.故不需要測(cè)小球平拋運(yùn)動(dòng)的起始高度、桌面的高度及兩球做平拋的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，選項(xiàng)AFG正確.答案：AFG第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨 堂 訓(xùn) 練1.在研究“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)入射球、被碰球的質(zhì)量分別為m1、m2，它們的半徑分別為r1、r2，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列說法正確的是（）A.m1=m2，r1>r2B.m1>m2,r1=r2C.降低碰撞實(shí)驗(yàn)器的高度D.入射小球釋放點(diǎn)要適當(dāng)高一點(diǎn)解析：入射小球質(zhì)量要大于被碰小球質(zhì)量，這樣入射小球碰后不反彈.釋放點(diǎn)適當(dāng)高些使入射小球碰前有較大速度.答案：BD2.在“碰撞中的動(dòng)量守恒”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

8、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)間不變D.小球每次都能對(duì)心碰撞解析：小球每次滾下都應(yīng)從同一位置無初速釋放，各力做功情況相同，小球在斜槽末端速度相同.答案：B3.在“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中，需用的測(cè)量?jī)x器（或工具）有（）A.秒表B.天平C.刻度尺D.游標(biāo)卡尺答案：BC4.在“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中，下列關(guān)于小球落點(diǎn)的說法，正確的是（）A.如果小球每次從同一點(diǎn)無初速釋放，重復(fù)幾次的落點(diǎn)一定是重合的B.由于偶然因素的存在，重復(fù)操作時(shí)的小球落點(diǎn)不重合是正常的，但落點(diǎn)應(yīng)當(dāng)比較密集C.測(cè)定P點(diǎn)位置時(shí)，如果重復(fù)10次的落點(diǎn)分別為P1、

9、P2、P3P10，則OP應(yīng)取OP1、OP2、OP3OP10的平均值，即OP=D.用半徑盡量小的圓把P1、P2、P3P10圈住，這個(gè)圓的圓心是入射小球落點(diǎn)平均位置P解析：小球落點(diǎn)不可能嚴(yán)格重合，用最小圓法確定落點(diǎn)位置.答案：BD5.為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是否為彈性碰撞，某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不相等的小球，按下述步驟做了如下實(shí)驗(yàn)：用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量（分別為m1和m2，且m1>m2).按照如圖所示的那樣，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置.將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)的切線水平.將一斜面BC連接在斜槽末端.先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在

10、斜面上的落點(diǎn)位置.將小球m2放在斜槽前端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處滾下，使它們發(fā)生碰撞，記下小球m1和小球m2在斜面上的落點(diǎn)位置.用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離.圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下的小球在斜面上的幾個(gè)落點(diǎn)位置，到B點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)D、LE、LF.根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：（1）小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)是圖中的_點(diǎn)，m2的落點(diǎn)是圖中的點(diǎn)_.(2)該同學(xué)認(rèn)為如果用測(cè)得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式：m1(LE)1/2=m1(LD)1/2+m2(LF)1/2則說明兩個(gè)小球在碰撞中動(dòng)量是守恒的，你認(rèn)為這種想法對(duì)嗎？_（填對(duì)或錯(cuò)）.(3)用測(cè)得的物理量

11、來表示，只要再滿足關(guān)系式,則說明兩小球的碰撞是彈性碰撞.答案：(1)DF(2)對(duì)（3）m1LE=m1LD+m2LF6.某同學(xué)用如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是水平槽，斜槽與水平槽之間平滑連接.實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置由靜止開始滾下，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的位置，讓A球仍從原位置由靜止開始滾下，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次在記錄紙上，最終確定D、E和F為三個(gè)落點(diǎn)的平均位置圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的

12、豎直投影點(diǎn).（1）除了圖中器材外，實(shí)驗(yàn)室還備有下列器材，完成本實(shí)驗(yàn)還需要用到的器材有_.A秒表B.天平C.毫米刻度尺D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(及電源和紙帶)E.圓規(guī)F.彈簧測(cè)力計(jì)G.游標(biāo)卡尺(2)測(cè)得OD=15.7 cm，OE=25.2 cm，OF=40.6 cm，已知本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)相當(dāng)好地驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律，則入射小球與被碰小球的質(zhì)量m1與m2之比=_(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案：（1）BCE（2）4.37.碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為e=,其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度,v1和v2分別是碰撞后兩物體的速度.彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e=1,非彈性碰撞的e1.某同學(xué)借用驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置(如

13、圖所示)驗(yàn)證彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)是否為1,實(shí)驗(yàn)中僅用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2(它們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞),且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量.實(shí)驗(yàn)步驟如下:安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,做好測(cè)量前的準(zhǔn)備,并記下重垂線所指的位置O.第一步,不放小球2,讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下,并落在地面上.重復(fù)多次,用盡可能小的圓把小球的所有落點(diǎn)圈在里面,其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置.第二步,把小球2放在斜槽前端邊緣處的C點(diǎn),讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下,使它們碰撞.重復(fù)多次,并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置.第三步,用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離,即線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度.在上述實(shí)驗(yàn)中,P點(diǎn)是_的平均位置,M點(diǎn)是_的平均位置,N點(diǎn)是_的平均位置.請(qǐng)寫出本實(shí)驗(yàn)的原理_，寫出用測(cè)量量表示的恢復(fù)系數(shù)的表達(dá)式_.三個(gè)落地點(diǎn)距O點(diǎn)的距離OM、OP、ON與實(shí)驗(yàn)所用的小球質(zhì)量是否有關(guān)?_.解析：P點(diǎn)是在實(shí)驗(yàn)的第一步