202X_202X學年高考物理主題1動量與動量守恒定律微型專題實驗：驗證動量守恒定律課件（必修1）

1、主題1動量與動量守恒定律微型專題實驗：驗證動量守恒定律1.(2018廣東省實驗中學、廣雅中學、佛山一中高二下期末)某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“驗證動量守恒定律”的實驗，氣墊導軌裝置如圖1甲所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成.在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，這樣就大大減小了因滑塊與導軌之間的摩擦而引起的誤差.(1)下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導軌，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平；向氣墊導軌通入壓縮空氣；123456圖圖1把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側，將紙帶

2、穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的彈射裝置；把滑塊2放在氣墊導軌的中間；先_，然后_，讓滑塊帶動紙帶一起運動，然后兩滑塊粘合到一起；取下紙帶，重復步驟，選出較理想的紙帶如圖乙所示；測得滑塊1(包括撞針)的質量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質量為205 g，試著完善實驗步驟的內容.接通打點計時器的電源放開滑塊1123456(2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知，兩滑塊相互作用前系統(tǒng)的總動量為_ kgm/s；兩滑塊相互作用后系統(tǒng)的總動量為_ kgm/s.(保留三位有效數(shù)字

3、)0.6200.618(3)試說明(2)中兩結果不完全相等的主要原因是_.紙帶與打點計時器的限位孔間有摩擦及滑塊與空氣間有摩擦1234562.(2018濟南市高二下期末)在學習了“研究碰撞中的不變量”的實驗后，得出了動量守恒定律，反過來我們可以利用該實驗中的有關方案來“驗證動量守恒定律”.下面是某實驗小組選用水平氣墊導軌、光電門的測量裝置來研究兩個滑塊碰撞過程中系統(tǒng)動量的變化情況.實驗儀器如圖2甲所示.實驗過程：(1)調節(jié)氣墊導軌水平，并使光電計時器系統(tǒng)正常工作.(2)在滑塊1上裝上擋光片，用游標卡尺測得其擋光寬度L如圖乙所示，則L_mm.圖圖21.0解析由題圖乙所示游標卡尺可知，10分度的游

4、標精度為0.1 mm，其示數(shù)為1 mm00.1 mm1.0 mm；123456(3)在滑塊2的碰撞端面粘上橡皮泥(或雙面膠紙).(4)用天平測出滑塊1和滑塊2的質量分別為m10.4 kg、m20.2 kg.(5)把滑塊1和滑塊2放在氣墊導軌上，設滑塊2處于靜止狀態(tài)(v20)，滑塊1以初速度v1與之碰撞(這時光電計時器系統(tǒng)自動計算時間)，撞后兩者粘在一起，分別記下滑塊1的擋光片碰前通過光電門1的擋光時間t1和碰后通過光電門2的擋光時間t2.123456(6)先根據(jù)v 計算滑塊1碰撞前的速度v1及碰后兩者的共同速度v；再計算兩滑塊碰撞前后的動量，并比較兩滑塊前后的動量的矢量和.實驗數(shù)據(jù)：(請在下面

5、表格的空白處填上相應文字或數(shù)據(jù))次數(shù)滑塊1滑塊2碰前系統(tǒng)動量(kgms1)碰后系統(tǒng)動量(kgms1)v1/(ms1) v/(ms1) v2/(ms1) v/(ms1)m1v1m2v2(m1m2)v10.2900.19200.19200.11520.4530.29600.2960結論_；_；_；_；0.1160.1810.178 在誤差允許的范圍內，碰撞前系統(tǒng)動量的矢量和等于碰撞后系統(tǒng)動量的矢量和123456解析由題表中實驗數(shù)據(jù)可知，動量：m1v10.40.290 kgm/s0.116 kgm/sm1v10.40.453 kgm/s0.181 kgm/s(m1m2)v(0.40.2)0.296

6、kgm/s0.178 kgm/s；由表中實驗數(shù)據(jù)可知，在誤差允許范圍內，碰撞過程系統(tǒng)動量守恒.1234563.現(xiàn)利用圖3(a)所示的裝置“驗證動量守恒定律”.在圖(a)中，氣墊導軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側帶有一彈簧片，左側與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊B左側也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間.實驗測得滑塊A的質量m10.310 kg，滑塊B的質量m20.108 kg，遮光片的寬度d1.00 cm；打點計時器所用交變電流的頻率f50.0 Hz.將光電門固定在滑塊B的右側，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰.

7、碰后光電計時器顯示的時間為tB3.500 ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示.圖圖3123456答案見解析123456式中s為滑塊在很短時間t內走過的路程tA可視為很短.設滑塊A在碰撞前、后瞬時速度大小分別為v0、v1.將式和題圖所給實驗數(shù)據(jù)代入式可得v02.00 m/sv10.970 m/s代入題給實驗數(shù)據(jù)得v22.86 m/s123456設兩滑塊在碰撞前、后的動量分別為p和p，則pm1v0pm1v1m2v2聯(lián)立式并代入有關數(shù)據(jù)，得p1.7%5%因此，本實驗在允許的誤差范圍內驗證了動量守恒定律.1234564.(2018甘肅會寧四中高二下期中)“驗證動量守恒定律”的實驗裝置可采用圖4甲或

8、圖乙的方法，兩個實驗裝置的區(qū)別在于：懸掛重垂線的位置不同；圖甲中設計有一個支柱(通過調整，可使兩球的球心在同一水平線上，上面的小球被碰撞離開后，支柱立即倒下)，圖乙中沒有支柱，圖甲中的入射小球A和被碰小球B做平拋運動的拋出點分別在通過O、O點的豎直線上，重垂線只確定了O點的位置.(球A的質量為m1，球B的質量為m2)圖圖4123456(1)采用圖甲的實驗裝置時，用20分度的游標尺測量小球的直徑，如圖5，則讀數(shù)為_mm.解析由題圖所示游標卡尺可知，主尺示數(shù)為1.6 cm16 mm，游標尺示數(shù)為50.05 mm0.25 mm，則游標卡尺讀數(shù)為16 mm0.25 mm16.25 mm.圖圖516.2

9、5(2)實驗中，兩球質量需滿足m1_m2(選填“大于”“小于”或“等于”)解析入射球質量應大于被碰球質量，因此實驗中，兩球質量滿足m1大于m2.大于123456(3)比較這兩個實驗裝置，下列說法正確的是_.A.采用圖甲的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑B.采用圖乙的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑C.采用圖乙的實驗裝置時，斜槽軌道末端的切線要求水平，而采用圖甲的實驗裝置時則不需要D.為了減小誤差，無論哪個圖，都要求入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下E.為了減小誤差，采用圖乙的實驗裝置時，應使斜槽末端水平部分盡量光滑123456解析采用題圖甲的實驗裝置時，為測出入射球碰撞后的水平位移，需要測出兩

10、小球的直徑，故A正確；采用題圖乙的實驗裝置時，不需要測出兩小球的直徑，故B錯誤；不論采用哪個圖做實驗，斜槽軌道末端的切線都要求水平，故C錯誤；為了減小誤差，無論哪個圖，都要求入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故D正確；采用題圖乙的實驗裝置時，碰撞后A要在水平面上繼續(xù)運動一段距離后再做平拋運動，為減小實驗誤差，應使斜槽末端水平部分盡量光滑，故E正確，故選A、D、E.123456AB25.0123456123456420.0417.6在誤差允許范圍內，小球A與B在碰撞過程中系統(tǒng)動量守恒123456由實驗數(shù)據(jù)可得：在誤差允許范圍內，小球A與B在碰撞過程中系統(tǒng)動量守恒.1234565.某物理興趣小組

11、利用如圖6甲所示的裝置進行“驗證動量守恒定律”的實驗.在足夠大的水平平臺上的A點放置一個光電門，水平平臺上A點右側摩擦很小，可忽略不計，左側為粗糙水平面.實驗步驟如下：A.在小滑塊a上固定一個寬度為d的窄擋光片；B.用天平分別測出小滑塊a(含擋光片)和小球b的質量ma、mb；C.在a和b間用細線連接，中間夾一被壓縮了的水平輕短彈簧， 靜止放置在平臺上；D.細線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運動；E.記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t；F.小球b從平臺邊緣飛出后，落在水平地面的B點，用刻度尺測出平臺距水平地面 的高度h及平臺邊緣鉛垂線與B點之間的水平距離sb；G.改變彈簧壓縮量，進行

12、多次測量.圖圖6123456(1)用螺旋測微器測量擋光片的寬度，如圖乙所示，則擋光片的寬度為_mm.解析螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為2.5 mm，可動刻度讀數(shù)為0.015.0 mm0.050 mm，所以最終讀數(shù)為：2.5 mm0.050 mm2.550 mm.2.550123456(2)該實驗要驗證動量守恒定律，則只需驗證兩物體a、b彈開后的動量大小相等，即_.(用上述實驗所涉及物理量的字母表示，當?shù)刂亓铀俣葹間)123456sbvbt若動量守恒，設向右為正，則有：0mbvbmava1234566.某班物理興趣小組采用如圖7所示裝置來“驗證動量守恒定律”.將一段不可伸長的輕質小繩一端與力傳感器(可以實時記錄繩所受的拉力)相連固定在O點，另一端連接小鋼球A(繩長遠大于小鋼球半徑)，把小鋼球拉至M處可使繩水平拉緊.在小鋼球最低點N右側放置有一水平氣墊導軌，氣墊導軌上放有小滑塊B(B上安裝寬度較小且質量不計的遮光板)、光電門(已連接數(shù)字毫秒計).當?shù)氐闹亓铀俣葹間.圖圖7某同學按右圖所示安裝氣墊導軌、滑塊B(調整滑塊B的位置使小鋼球自由下垂靜止在N點時與滑塊B接觸而無壓力)和光電門，調整好氣墊導軌高度，確保小鋼球A通過最低點時恰好與滑塊B發(fā)生正碰.讓小鋼球A從某位置靜止