驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 證明碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，即證明碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，即m m1 1V V1 1 = m= m1 1V V1 1 + m + m2 2V V2 2 用兩個(gè)用兩個(gè)大小相同但質(zhì)量不等大小相同但質(zhì)量不等的小球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量的小球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，小球守恒定律，小球A A以初速度以初速度V V1 1去碰靜止的小球去碰靜止的小球B,B,碰撞后小碰撞后小球球A A的速度為的速度為V V1 1，小球，小球B B的速度為的速度為V V2 2.一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理 保證保證“水平水平”和和“正碰正碰”及及正確測(cè)量三個(gè)落點(diǎn)的正確測(cè)量三個(gè)落點(diǎn)的相對(duì)位置相對(duì)位置

2、P P、M M、N N是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是實(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)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，平位移的測(cè)量，驗(yàn)證表達(dá)式：驗(yàn)證表達(dá)式： m m1 1.OP=.OP=m m1 1.OM + .OM + m m2 2ONON二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材斜槽，兩個(gè)斜槽，兩個(gè)大小相等、質(zhì)量不同大小相等、質(zhì)量不同的小球，重錘線，復(fù)寫(xiě)紙，的小球，重錘線，復(fù)寫(xiě)紙，白紙，白紙，_、_，游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺、圓規(guī)圓規(guī)等等天平天平 刻度尺刻度尺m m1 1.OP=.OP=m m1 1.OM+.OM+m m2 2ONON四、實(shí)驗(yàn)操作四

3、、實(shí)驗(yàn)操作1.1.用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量m m1 1、m m2 2. .選質(zhì)量大的作為入射球選質(zhì)量大的作為入射球m m1 1. .2.2.按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，使按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽斜槽的末端的末端_把被碰球放在斜把被碰球放在斜槽前的支柱上槽前的支柱上, ,調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩球處兩球處于于_. . 3.3.在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫(xiě)紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫(xiě)紙上時(shí)，便在寫(xiě)紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫(xiě)紙上時(shí)，便在白紙上留下了小球落地的痕跡白紙上留下了小球落地的痕跡4.4.在白紙上記下重垂線所指的位置在白紙上記下重垂線所指的位置O

4、.O.OOOO的距離即為小球直徑的距離即為小球直徑d d。切線水平切線水平同一高度同一高度5 5先不放上被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一先不放上被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度滾下，重復(fù)高度滾下，重復(fù)5 5次次 用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心圓心P P就是小球落點(diǎn)的就是小球落點(diǎn)的平均位置平均位置 7.7.過(guò)過(guò)O O、N N在紙上作直線在紙上作直線, ,取取OOOOd, d, OO即為即為被碰球被碰時(shí)球心投影位置。被碰球被碰時(shí)球心投影位置。 6.6.把被碰小球把被碰小球B B放在支柱上放在支柱上, ,讓入射小球讓入射小球A A從從同一同一

5、高度滾下高度滾下, ,使它們發(fā)生正碰使它們發(fā)生正碰, , 重復(fù)重復(fù)3 35 5次次, ,仿步仿步驟驟5,5,求出入射小球求出入射小球A A的的平均落點(diǎn)平均落點(diǎn)M M和被碰小球和被碰小球B B的的平均落點(diǎn)平均落點(diǎn)N N。 8 8、用刻度尺量、用刻度尺量OMOM、OPOP、ONON的長(zhǎng)度。把兩小球的長(zhǎng)度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的的質(zhì)量和相應(yīng)的“速度數(shù)值速度數(shù)值 代入表達(dá)式看代入表達(dá)式看是否成立是否成立: : 9 9、整理實(shí)驗(yàn)器材，放回原處。、整理實(shí)驗(yàn)器材，放回原處。 驗(yàn) 證 的 表 達(dá) 式 ：驗(yàn) 證 的 表 達(dá) 式 ： m mA AO P = mO P = mA AO M + mO M + mB B

6、O O N N 主要測(cè)量的物理量主要測(cè)量的物理量： a a用天平測(cè)兩球質(zhì)量用天平測(cè)兩球質(zhì)量m m1 1、m m2 2 b b用游標(biāo)卡尺測(cè)小球的直徑用游標(biāo)卡尺測(cè)小球的直徑d d， c c水平射程：水平射程：OPOP、OMOM、O ON N斜槽末端切線要斜槽末端切線要水平水平; ; 每次小球下滑要從每次小球下滑要從同一高度同一高度處由靜止開(kāi)始處由靜止開(kāi)始; ; 要保證要保證對(duì)心碰撞對(duì)心碰撞. .球心等高或在同一水平線上球心等高或在同一水平線上小球的諸多落點(diǎn)要用用圓規(guī)畫(huà)小球的諸多落點(diǎn)要用用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓盡可能小的圓把所有把所有的小球落點(diǎn)都圈在里面的小球落點(diǎn)都圈在里面, ,該小圓的該小圓的圓心即為

7、小球的平均圓心即為小球的平均落點(diǎn)落點(diǎn) 。 入射小球的質(zhì)量入射小球的質(zhì)量m mA A和被碰小球的質(zhì)量和被碰小球的質(zhì)量m mB B的大小關(guān)系是的大小關(guān)系是 m mA A m mB B 。 注意：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位注意：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變置要始終保持不變. .五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)驗(yàn) 證 的 表 達(dá) 式 ：驗(yàn) 證 的 表 達(dá) 式 ： m mA AO P = mO P = mA AO M + mO M + mB BO NO N粗略證明粗略證明: :六、誤差分析六、誤差分析 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)碰撞后系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)碰撞后系統(tǒng)(m(m1 1、m m2 2)

8、)水平方向的總動(dòng)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，誤差主要量小于碰撞前系統(tǒng)水平方向的總動(dòng)量，誤差主要來(lái)源于：來(lái)源于：1 1難做到準(zhǔn)確的正碰，則誤差較大；斜槽末端若難做到準(zhǔn)確的正碰，則誤差較大；斜槽末端若不水平，則得不到準(zhǔn)確的平拋運(yùn)動(dòng)而造成誤差不水平，則得不到準(zhǔn)確的平拋運(yùn)動(dòng)而造成誤差2 2O O、OO、P P、M M、N N各點(diǎn)定位不準(zhǔn)確，測(cè)量和作各點(diǎn)定位不準(zhǔn)確，測(cè)量和作圖有偏差圖有偏差訓(xùn)練1.1.在做碰撞中的動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要測(cè)量的物在做碰撞中的動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要測(cè)量的物理量有理量有 ( )( )A A、入射小球和被碰小球的質(zhì)量、入射小球和被碰小球的質(zhì)量 B B、入射

9、小球和被碰小球的直徑、入射小球和被碰小球的直徑 C C、斜槽軌道的末端距地面的高度、斜槽軌道的末端距地面的高度 D D、入射球滾下到拋出時(shí)的高度差、入射球滾下到拋出時(shí)的高度差 E E、入射球未碰撞時(shí)飛出的水平距離、入射球未碰撞時(shí)飛出的水平距離 F F、入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離、入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離 C D2 2、在做碰撞實(shí)驗(yàn)中必須（在做碰撞實(shí)驗(yàn)中必須（ ）、斜槽軌道必須光滑斜槽軌道必須光滑、斜槽軌道末端的切線必須水平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入射球每次都要從同一高度由靜止落下、碰撞的瞬間，入射球與被碰球的球心連線與碰撞的瞬間，入射球與

10、被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行軌道末端的切線平行BCD3.3.在本實(shí)驗(yàn)中，入射球每次滾下都應(yīng)從斜槽上在本實(shí)驗(yàn)中，入射球每次滾下都應(yīng)從斜槽上的同一位置無(wú)初速釋放，這是為了使：的同一位置無(wú)初速釋放，這是為了使：A A、小球每次都能水平飛出槽口、小球每次都能水平飛出槽口B B、小球每次都以相同的速度飛出槽口、小球每次都以相同的速度飛出槽口C C、小球在空中飛行的時(shí)間不變、小球在空中飛行的時(shí)間不變D D、小球每次都能對(duì)心碰撞、小球每次都能對(duì)心碰撞B B4.4.在本實(shí)驗(yàn)中，安裝斜槽軌道時(shí)，應(yīng)讓斜槽末在本實(shí)驗(yàn)中，安裝斜槽軌道時(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端點(diǎn)的切線保持水平，這

11、樣做的目的是為了使A A、入射球得到較大的速度、入射球得到較大的速度B B、入射球與被碰小球?qū)π呐鲎埠蟮乃俣葹樗健⑷肷淝蚺c被碰小球?qū)π呐鲎埠蟮乃俣葹樗椒较蚍较駽 C、入射球與被碰球碰撞時(shí)動(dòng)能無(wú)損失、入射球與被碰球碰撞時(shí)動(dòng)能無(wú)損失D D、入射球與被碰球碰后均能從同一高度飛出、入射球與被碰球碰后均能從同一高度飛出B5.5.某同學(xué)用圖所示裝置通過(guò)半徑相同的某同學(xué)用圖所示裝置通過(guò)半徑相同的A A、B B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律圖中證動(dòng)量守恒定律圖中PQPQ是斜槽，是斜槽，QRQR為水平槽實(shí)驗(yàn)時(shí)先使為水平槽實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A A球從斜槽上某一固定位置球從斜槽上某一固定位置G G由靜止開(kāi)始

12、滾下，落到位于水平地由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復(fù)上述操作面的記錄紙上，留下痕跡重復(fù)上述操作1010次，得到次，得到1010個(gè)落個(gè)落點(diǎn)痕跡再把點(diǎn)痕跡再把B B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A A球仍球仍從位置從位置G G由靜止開(kāi)始滾下，由靜止開(kāi)始滾下， 和和B B球碰撞后，球碰撞后，A A、B B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡重復(fù)這種操作跡重復(fù)這種操作1010次中次中O O點(diǎn)是水平槽末端點(diǎn)是水平槽末端R R在記錄紙上的在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)垂直投影點(diǎn)B B球落點(diǎn)痕跡如圖所示，其中米尺水平放置，且

13、球落點(diǎn)痕跡如圖所示，其中米尺水平放置，且平行于平行于G G、R R、O O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O O點(diǎn)對(duì)齊點(diǎn)對(duì)齊(1)(1)碰撞后碰撞后B B球的水平射程應(yīng)取為球的水平射程應(yīng)取為_(kāi)cm._cm.(2)(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？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)填選項(xiàng)號(hào)) )A A水平槽上未放水平槽上未放B B球時(shí)，測(cè)量球時(shí)，測(cè)量A A球落點(diǎn)位置到球落點(diǎn)位置到O O點(diǎn)的距點(diǎn)的距離離B BA A球與球與B B球碰撞后，測(cè)量球碰撞后，測(cè)量A A球落點(diǎn)位置到球落點(diǎn)位置到O O點(diǎn)的距離點(diǎn)的距離C C測(cè)量測(cè)量A A球或球或B B

14、球的直徑球的直徑D D測(cè)量測(cè)量A A球與球與B B球的質(zhì)量球的質(zhì)量( (或兩球質(zhì)量之比或兩球質(zhì)量之比) )E E測(cè)量測(cè)量G G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度64.7(64.2 cm-65.2 cm)(64.2 cm-65.2 cm)ABD 6. 6.入射球入射球m m1 1碰撞前的速度以及被碰球碰撞前的速度以及被碰球m m2 2碰撞后的速度碰撞后的速度可用其運(yùn)動(dòng)的水平位移來(lái)表示，圖中可用其運(yùn)動(dòng)的水平位移來(lái)表示，圖中M M、N N、P P是小球的是小球的落點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是落點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是 A A、OO是被碰球在碰撞前其球心在紙上的垂直投影是被碰球在碰撞前其球心在紙上的

15、垂直投影 B B、O O是碰撞前入射球的球心在紙上的垂直投影是碰撞前入射球的球心在紙上的垂直投影 C C、被碰球碰撞后的動(dòng)量可表示為、被碰球碰撞后的動(dòng)量可表示為 D D、入射球碰撞前的動(dòng)量可表示為、入射球碰撞前的動(dòng)量可表示為21()m O Nm OPOM21()m O Nm OP OMABC在小車(chē)在小車(chē)A A的后面連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為的后面連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力(1)(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖若已得到打點(diǎn)紙帶如圖51511212所示，并測(cè)得各計(jì)所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離在圖上標(biāo)出數(shù)點(diǎn)

16、間的距離在圖上標(biāo)出A A為運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)，則應(yīng)選為運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)，則應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算段來(lái)計(jì)算A A碰前的速度，應(yīng)選碰前的速度，應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算段來(lái)計(jì)算A A和和B B碰后的共同速度碰后的共同速度BCDE0.4200.4178.(20108.(2010泰州模擬泰州模擬) )某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌裝置如圖的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌裝置如圖13131 14(a)4(a)所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(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彈射架等組成在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布

17、著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?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就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差(1)(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：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；水平；向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；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)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)，

18、將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1 1的左端的左端，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，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；帶始終在水平方向；使滑塊使滑塊1 1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊把滑塊2 2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先先_，然后，然后_，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開(kāi)滑塊放開(kāi)滑塊1 1取下紙帶，重復(fù)步驟取下紙帶，重復(fù)步驟，選出理想的紙帶如圖，選出理想的紙帶如圖(b)(b)所示；所示；測(cè)得滑塊測(cè)得滑塊1 1的質(zhì)量的質(zhì)量310 g310 g，滑塊，滑塊2(2(包括橡皮泥包括橡皮泥) )的質(zhì)量的質(zhì)量為為205 g. 205 g. (2)(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)kgm/s_kgm/s；兩滑；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)kgm/s(_kgm/s(保留三位保留三位有效數(shù)字有效數(shù)字) )(3)(3)試說(shuō)明試說(shuō)明(2)(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_._.0.6200.6