2012屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)案

1、2012屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)案第三課時(shí)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律【教學(xué)要求】1了解本實(shí)驗(yàn)的原理、器材選擇及實(shí)驗(yàn)步驟；2學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及能解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題?！局R(shí)再現(xiàn)】一、實(shí)驗(yàn)原理質(zhì)量為m1、m2的兩個(gè)小球發(fā)生正碰，若碰前m1運(yùn)動(dòng)，m2靜止，根 據(jù)動(dòng)量守恒定律有：_。因小球從斜槽上滾下后做 _ ，由平拋運(yùn)動(dòng)知 識(shí)知，只要小球下落的高度相同， 在落地前運(yùn)動(dòng)的 _ 就相同，則小球的水平速度若用飛行時(shí)間作時(shí)間單位，數(shù)值上就等于小球飛出的。所以，只要測(cè)出小球的 _ 及兩球碰撞前后飛出的_，代入公式就可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。二、實(shí)驗(yàn)器材 斜槽、大小相等不同質(zhì)量的小球兩個(gè)、重垂線(xiàn)一條、白

2、紙、復(fù)寫(xiě)紙、 天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。三、實(shí)驗(yàn)步驟1先用 _ 測(cè)出兩個(gè)小球質(zhì)量m1、m?2。2按圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使斜槽的末端點(diǎn)切線(xiàn)，把被碰小球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球碰時(shí)在同一水平線(xiàn)上，且碰撞瞬間，入射球與被碰球的球心連 線(xiàn)與軌道末端的切線(xiàn)平行，以確保碰后的速度方向水平。A、 在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放 _ ;B、在白紙上記下重垂線(xiàn)所指的位置0,它表示入射球ml碰前的位置；C、 先不放被碰小球， 讓入射球從斜槽上同一高度滾下， 重復(fù) ,用園規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面,就是入射球不碰時(shí)的落點(diǎn)P；D、 把被碰球放在小支柱上，讓 _ 同一高

3、度滾下，使它們發(fā) 生正碰，重復(fù)10次，仿步驟5求出入射球落點(diǎn)的M和被碰球落點(diǎn) 的_N；E、 用刻度尺量出線(xiàn)段0M、OP、ON的長(zhǎng)度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的速度數(shù)值代入 _ 看是否成立；F、整理器材放回原處。知識(shí)點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理 驗(yàn)證動(dòng)量守恒的裝置不一定與教材中的一致,考查時(shí)經(jīng)常以其它形式 出現(xiàn),但實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)該是相似的?！緫?yīng)用1】（07廣東省重點(diǎn)中學(xué)月考）氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器, 它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌 上,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示， 采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.用天平分

4、別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB;b.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；c.在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷(xiāo)鎖定，靜止放置 在氣墊導(dǎo)軌上；d.用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1;e.按下電鈕放開(kāi)卡銷(xiāo)，同時(shí)分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi) 始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束，記下A,B分 別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2.(1) 實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是。(2) 利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是， 上式中 算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是。導(dǎo)示:(1)B的右端至D板的距離L2 (2)；測(cè)量質(zhì)量、時(shí)間、距離等存在誤差，由于阻

5、力、氣墊導(dǎo)軌不水平 等造成誤差。知識(shí)點(diǎn)二數(shù)據(jù)的測(cè)量與處理1.數(shù)據(jù)測(cè)量：(1)用天平測(cè)ml和m2的質(zhì)量；(2)用刻度尺測(cè)量入 射小球單獨(dú)平拋的水平距離和碰后平拋的水平距離，被碰小球被碰后 平拋的水平距離。2.數(shù)據(jù)處理：在本實(shí)驗(yàn)中，巧妙地運(yùn)用了等效代換的方法.即用小球 做平拋運(yùn)動(dòng)的水平分位移代換平拋初速度，極為方便地代換出小球碰 撞前后的速度大?。挥捎诒緦?shí)驗(yàn)僅限于研究系統(tǒng)在碰撞前后動(dòng)量的關(guān)4)系，所以在研究時(shí)，各物理量的單位不一定要統(tǒng)一使用國(guó)際單位制單 位?！緫?yīng)用2】(江蘇省啟東市07屆期中測(cè)試) 如圖為實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守 恒實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(1)若入射小球質(zhì)量為ml，半徑為r1;被碰小球質(zhì)量為m2

6、，半徑為r2,則()A.m1m2r1r2B. m1m2r1C. m1m2r1=r2D.ml(2)為完成此實(shí) 驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是 _ 。(填下列對(duì)應(yīng)的字母)A.直尺B.游標(biāo)卡尺C.天平D.彈簧秤E.秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射 小球落點(diǎn)的平均位置，則關(guān)系式(用m1、m2及圖中字母表示)_ 成立，即表示碰撞中動(dòng)量守恒。(4)在實(shí)驗(yàn)裝置中，若斜槽軌道是光滑的，則可以利用此裝置驗(yàn)證小 球在斜槽上下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒，這時(shí)需要測(cè)量的物理量有：小球 釋放初位置到斜槽末端的高度差hl;小球從斜槽末端做平拋運(yùn)動(dòng)的水 平移s、豎直高度h2,則所需驗(yàn)證的關(guān)系

7、式為：_ 。導(dǎo)示:(1)C(2)AC(3)知識(shí)點(diǎn)三注意事項(xiàng)與誤差分析1實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）調(diào)整斜槽，使其末端的切線(xiàn)水平； （2）調(diào)節(jié)小 支柱的高度，使入射小球和被碰小球的球心處于同一高度； （3）入射 小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量； （4）入射小球每次必須從斜槽上 同一位置由靜止釋放； （5）選質(zhì)量大的小球作入射球； （6）實(shí)驗(yàn)中實(shí) 驗(yàn)桌、斜槽及白紙的位置始終不變。2誤差分析：（1）實(shí)驗(yàn)中兩小球碰撞時(shí)，球心不在同一水平面上使 小球碰撞不是水平正碰，碰后小球不做嚴(yán)格地平拋運(yùn)動(dòng)； （2）入射小 球的釋放位置越高 兩小球碰撞時(shí)的內(nèi)力越大， 動(dòng)量守恒的誤差越小， 由于碰撞瞬間摩擦力的影響使碰撞中動(dòng)量

8、并不嚴(yán)格守恒；（3）實(shí)驗(yàn) 中用落點(diǎn)所在圓的圓心作為落點(diǎn)帶來(lái)了誤差，可采取多次碰撞的方法 減小這種誤差?！緫?yīng)用3】在驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)中， 設(shè)人射球、 被碰球的質(zhì)量 分別為ml、m2,半徑分別為r1、r2，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列說(shuō)法正 確的是（）Am1=m2，r1r2 Bm1m2，rl=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)高一些導(dǎo)示:因要求對(duì)心碰撞，故r仁r2;碰后兩球同時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)，故入射球 碰后運(yùn)動(dòng)方向不能改變，所以m1m2;降低碰撞實(shí)驗(yàn)器高度將減少平 拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，從而減小水平射程， 這樣做會(huì)增大測(cè)量的相對(duì)誤差；入射球釋放點(diǎn)位置適當(dāng)高一些會(huì)增大平拋的初速度，從而使水平

9、射程 增大，減小測(cè)量的偶然誤差。答案應(yīng)選：BD。 檢驗(yàn)斜槽末端是否水平的方法是：將小球放在斜槽末端的水平部分，看其是否有明顯的運(yùn)動(dòng)傾向，若有則不水平，若無(wú)則水平。1“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 ”的實(shí)驗(yàn)裝置原來(lái)的教科書(shū)采用圖甲的方法，經(jīng) 過(guò)編者修改后，現(xiàn)行的教科書(shū)采用圖乙的方法。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的區(qū)別 在于 懸掛重垂線(xiàn)的位置不同； 圖甲中設(shè)計(jì)有一個(gè)支柱（通過(guò)調(diào)整，可使兩球的球心在同一水平線(xiàn)上；上面的小球被碰離開(kāi)后，支柱立即 倒下），圖乙中沒(méi)有支柱。對(duì)于圖甲入射小球和被碰小球做平拋運(yùn)動(dòng)的 拋出點(diǎn)分別在通過(guò)0、o點(diǎn)的豎直線(xiàn)上，重垂線(xiàn)只確定了0點(diǎn)的位置。 比較這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，下列說(shuō)法正確的是（）A.采用圖甲的實(shí)驗(yàn)

10、裝置時(shí)，需要測(cè)出兩小球的直徑B.采用圖乙的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，需要測(cè)出兩小球的直徑C.為了減小誤差，采用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)使斜槽末端水平部分光滑D.為了減小誤差，采用圖乙的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)使斜槽末端水平部分光滑2. （2008汕頭市一中期中）用如圖所示裝置來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，質(zhì) 量為mB的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H;質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線(xiàn)栓好懸掛于0點(diǎn)，當(dāng)細(xì)線(xiàn)被拉直時(shí)0點(diǎn)到球心的距離 為L(zhǎng),且細(xì)線(xiàn)與豎直線(xiàn)之間夾角為aA球由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時(shí) 恰與B球發(fā)生正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針C推移到與豎直線(xiàn)夾 角為B處，B球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫(xiě)紙的白紙D,用來(lái)記錄B球的落點(diǎn)。

11、(1) 用圖中所示各個(gè)物理量的符號(hào)表示碰撞前后A、B兩球的動(dòng)量(設(shè)A、B兩球的碰前動(dòng)量分別為PA PB;碰后動(dòng)量分別為PA、PB),貝卩：PA= PA;=PB= PB。(2) 請(qǐng)你提供兩條提高實(shí)驗(yàn)的精度建議。3某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止 在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體 裝置如圖所示，在小車(chē)后連著紙帶， 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50HZ， 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，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，A為起始運(yùn)動(dòng)的第一點(diǎn)，貝應(yīng)選 _ 段來(lái)計(jì)算A的碰前速度，而選_ 來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度(以上兩格填 “AB“BC“CD或“DE);(2) 已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量。m仁0.40kg