實驗探究：驗證動量守恒定律分析

實驗探究：驗證動量守恒定律1.基礎知識2.典例剖析3.跟蹤訓練選修3-5動量守恒波粒二相性原子結構與原子核一、基礎知識1.基礎知識1．實驗原理在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動量是否守恒．2．實驗器材方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等．方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等．方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥．方案四：斜槽、小球(兩個)、天平、復寫紙、白紙等．3．實驗步驟方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗(如圖所示)(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量．(2)安裝：正確安裝好氣墊導軌．(3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量．②改變滑塊的初速度大小和方向)．(4)驗證：一維碰撞中的動量守恒．方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖所示)(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2.(2)安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來．(3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰．(4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度．(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗．(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒．方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(如圖所示)(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量．(2)安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥．(3)實驗：接通電源，讓小車A運動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動．(4)測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由v＝Δx/Δt算出速度．(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗．(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒．方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律(如圖所示)(1)測質(zhì)量:用天平測出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球為入射小球.(2)安裝:按照圖所示安裝實驗裝置.調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平.(3)鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好．記下重垂線所指的位置O.(4)放球找點：不放被撞小球,每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下,重復10次.用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面.圓心P就是小球落點的平均位置.(5)碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗10次．用步驟4的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N.如圖所示．(6)驗證：連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．(7)結束：整理好實驗器材放回原處.4.數(shù)據(jù)處理5.注意事項二、典例剖析2.典例剖析轉解析轉原題注意事項

規(guī)律方法①用氣墊導軌實驗時，要利用水平儀確定導軌水平．②用擺球?qū)嶒灂r,兩靜止小球球心應在同一水平線上,且剛好接觸,擺線豎直;將小球拉起后,兩條擺線在同一豎直面內(nèi).③用長木板實驗時,應平衡長木板與滑塊間的摩擦力.④利用斜槽小球碰撞應注意:A.斜槽末端的切線必須水平；B.入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；C.選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；D.實驗中實驗桌、斜槽、記錄的白紙位置始終保持不變.轉解析轉原題三、跟蹤訓練3.跟蹤訓練【備選】

某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗,氣墊導軌裝置如圖甲所示,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?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣,壓縮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和導軌之間的摩擦而引起的誤差．點擊右框內(nèi)容放大(2)已知打點計時器每隔0.02s打一個點，計算可知，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為____________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為________kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)．(3)試說明(2)問中兩結果不完全相等的主要原因是:_________________________________.0.6200.618(1)分清紙帶上所打的點的意思不同.哪段反映滑塊碰前勻速運動過程?哪段反映碰撞過程?哪段反映碰后滑塊的運動過程?再根據(jù)公式計算滑塊的對應速度。審題析疑(2)由于紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦,使滑塊在滑動過程中速度減小.從而總動量比碰前減小.紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦

轉解析加速啟動碰前勻速狀態(tài)碰后勻速狀態(tài)轉原題【備選】

如圖，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系．(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通過僅測量________(填選項前的符號),間接地解決這個問題.A.小球開始釋放高度hB.小球拋出點距地面的高度HC.小球做平拋運動的射程C小球離開軌道后做平拋運動的高度都相同,下落時間也相同.則v＝H/t可用平拋運動的水平射程來表示.本實驗要驗證的是m1·OM＋m2·ON＝m1·OP，因此只要測量兩個小球的質(zhì)量m1和m2以及它們的水平射程OM和ON.而要確定水平射程，應先分別確定兩個小球落地的平均落點

.審題析疑(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影．實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP.然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復．接下來要完成的必要步驟是________．(填選項前的符號)A．用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B．測量小球m1開始釋放高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE．測量平拋射程OM、ON

ADE(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為：_________________________(用(2)中測量的量表示)．m1·OM＋m2·ON＝m1·OP

(4)經(jīng)測定，m1＝45.0

g，m2＝7.5g，小球落地點的平均位置距O點的距離如下圖所示．碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′，則p1∶p1′＝________∶11；若碰撞結束時m2的動量為p2′,則p1′∶p2′＝11∶________.審題析疑142.91.01轉解析轉原題【備選】在做“驗證動量守恒定律”實驗時，入射球a的質(zhì)量為m1，被碰球b的質(zhì)量為m2，小球的半徑為r，各小球的落地點如圖

所示，下列關于這個實驗的說法正確的是(

)．A．入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相等的小球B．讓入射球與被碰球連續(xù)10次相碰，每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下C．要驗證的表達式是m1·ON＝m1·OM＋m2·OPD．要驗證的表達式是m1·OP＝m1·OM＋m2·ONE．要驗證的表達式是m1(OP－2r)＝m1(OM－2r