優(yōu)化2016屆高三物理專(zhuān)版一輪復(fù)習(xí)配套課件檢測(cè)第十四章動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)16:驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律-2-—二三四五六一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒。探究一維彈性碰撞的特點(diǎn)。-3-—二三四五六二、實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中,測(cè)出物體的質(zhì)量m

和碰撞前后物體的速率v、v',找出碰撞前的動(dòng)量p=m1v1+m2v2

及碰撞后的動(dòng)量p'=m1v1'+m2v2',看碰撞前后動(dòng)量是否守恒。-4-—二三四五六三、實(shí)驗(yàn)器材方案一:氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二:斜槽,大小相等、質(zhì)量不同的小鋼球兩個(gè),重垂線一條,白紙,復(fù)寫(xiě)紙,天平,刻度尺,圓規(guī)。-5-—二三四五六四、實(shí)驗(yàn)步驟方案一:利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)測(cè)質(zhì)量:用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量。安裝:正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。實(shí)驗(yàn):接通電源,利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)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)。驗(yàn)證:一維碰撞中的動(dòng)量守恒。-6-—二三四五六-7-—二三四五六把被碰小球放在斜槽的末端,讓入射小球從同一高度滾下,使它發(fā)生正碰,重復(fù)10

次,仿步驟5

求出入射小球落地點(diǎn)的平均位置M

和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N。過(guò)O

和N

在紙上作一直線。用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1·OP=m1·OM+m2·ON,看是否成立。整理實(shí)驗(yàn)器材放回原處。-8-—二三四五六五、注意事項(xiàng)前提條件:碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。方案提醒:(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn),調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí),注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。(2)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意:①斜槽末端的切線必須水平。②入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放。③選質(zhì)量較大的小球作為入射小球。④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。3.探究結(jié)論:尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。-9-—二三四五六六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差:主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求,即:(1)碰撞是否為一維碰撞。(2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動(dòng)量守恒的條件,如氣墊導(dǎo)軌是否水平、兩球是否等大等。2.偶然誤差:主要來(lái)源于質(zhì)量m

和速度v

的測(cè)量。-10--11-(2)圖中O

點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影,實(shí)驗(yàn)時(shí)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(diǎn)的位置P,測(cè)出平拋射程

OP,然后,把被碰小球m2

靜置于拋道的水平部分,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(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是 。(填選項(xiàng)前的符號(hào))A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量

m1、m2B.測(cè)量小球m1

開(kāi)始釋放高度hC.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD.分別找到m1、m2

相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE.測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為〔用(2)中測(cè)量的量表示〕;若碰撞是彈性碰撞,那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為〔用(2)中測(cè)量的量表示〕。關(guān)閉(1)小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),由h=1gt2

知t=?2?

即小球的下落時(shí)間一定,則初速度v=??2 ??

,

??可用平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來(lái)表示,選項(xiàng)C

正確。本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是m1·OM+m2·ON=m1·OP,因此要測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1和m2

以及它們的水平射程O(píng)M和ON,而要確定水平射程,應(yīng)先分別確定兩個(gè)小球落地的平均落點(diǎn)沒(méi)有必要測(cè)量小球m1

開(kāi)始釋放的高度h

和拋出點(diǎn)距地面的高度H。故應(yīng)完成的步驟是

ADE

或DEA

或DAE。若動(dòng)量守恒,應(yīng)有m1·v1+m2·v2=m1·v0(v0是m1單獨(dú)下落時(shí)離開(kāi)軌道時(shí)的速度,v1、v2是兩球碰后m1、m2

離開(kāi)軌道時(shí)的速度),????又v=,則有m1·????+m2

????·

??

=m??

??1·????,即m1·OM+m2·ON=m1·OP;若碰撞是彈性碰撞,則碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失,則有1

1

12m1??12

+

2

??22

=

2

??02,m2

m1同樣整理可得m1·OM2+m2·ON2=m1·OP2。答案解析關(guān)閉(1)C (2)ADE

或

DEA

或

DAE

(3)m1·OM+m2·ON=m1·OPm1·OM2+m2·ON2=m1·OP2-12-①提示:小球做平拋運(yùn)動(dòng)下落的高度相同,飛行時(shí)間相同,而水平射程x=v0t,故可用平拋運(yùn)動(dòng)的射程代表小球的速度。②提示:用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面,圓心就是小球的落地點(diǎn)。③提示:相碰的兩個(gè)小球的質(zhì)量和碰撞前后的速度。-13--14-下,克服摩擦阻力的功相同,就不影響實(shí)驗(yàn);如果小球質(zhì)量相同可能出現(xiàn)入射小球停下而另一個(gè)球以同樣速度飛出(彈性碰撞)的情況,本題選項(xiàng)B、D

正確。答案解析關(guān)閉斜槽末端必須水平,如果不水平,在碰撞方向動(dòng)量不守恒,同時(shí)物體離開(kāi)斜槽后不是做平拋運(yùn)動(dòng),就不能用m1·OP=m1·OM+m2·ON

來(lái)處理;至于斜槽是否光滑,只要每次從同一高度滑關(guān)閉BD)1

2

3

4

5

61.(多選)在做“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中,要求(A.斜槽軌道必須是光滑的B.斜槽軌道末端的切線必須水平C.入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等,大小相同

D.入射球每次必須從同一高度由靜止?jié)L下誤差越小D.釋放點(diǎn)越高,入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?軌道對(duì)小球的阻力越小-15-關(guān),且碰后兩球水平位移過(guò)小,反而容易增大測(cè)量時(shí)的相對(duì)誤差。選項(xiàng)D

中,軌道對(duì)被碰小球的阻力大小與入射球釋放點(diǎn)高低無(wú)關(guān),所以選項(xiàng)A、B、D

均錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉該實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因是兩球相碰時(shí)水平方向上其他外力的影響、水平位移的測(cè)量不準(zhǔn)確以及沒(méi)有保證滿足水平正碰的條件等。入射球的釋放點(diǎn)越高時(shí),入射球碰前速度越大,相碰時(shí)內(nèi)力越大,可以較好地滿足動(dòng)量守恒的條件,也有利于減小測(cè)量水平位移時(shí)的相對(duì)誤差,從而使實(shí)驗(yàn)的誤差減小,選項(xiàng)C

正確。選項(xiàng)A、B

中釋放點(diǎn)越低,小球所受軌道阻力雖較小,但只影響入射球碰前速度的大小,與是否有利于滿足動(dòng)量守恒定律的條件無(wú)C關(guān)閉1

2

3

4

5

6驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的說(shuō)法中正確的是(

)釋放點(diǎn)越低,小球受阻力越小,入射小球速度越小,誤差越小釋放點(diǎn)越低,兩球碰后水平位移越小,水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小,兩球速度的測(cè)量越準(zhǔn)確釋放點(diǎn)越高,兩球相碰時(shí),相互作用的內(nèi)力越大,碰撞前后動(dòng)量之差越小,-16-C

正確,B、D

錯(cuò)誤。答案解析關(guān)閉入射球每次滾下必須從斜槽的同一位置,保證每次碰撞都具有相同的初動(dòng)量,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;兩球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)都具有相同的起點(diǎn),故應(yīng)驗(yàn)證的關(guān)系式為m1????=m1????+m2????,選項(xiàng)關(guān)閉C1

2

3

4

5

6-17-1

2

3

4

5

6B.游標(biāo)卡尺

D.彈簧測(cè)力計(jì)是(

)A.刻度尺C.天平

E.停表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m

,被碰小球的質(zhì)量為m

,則在用圖甲所示裝置進(jìn)1

2行實(shí)驗(yàn)時(shí)(P

為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置)所得“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的結(jié)論為 。(用裝置圖中的字母表示)-18-1

1 1

1 2

2小球都可認(rèn)為是從槽口開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)的,兩球的半徑不必測(cè)量,故無(wú)需游標(biāo)卡尺。(3)得出驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的結(jié)論應(yīng)為m1·????=m1·????+m2·??'??。答案解析關(guān)閉為防止反彈造成入射小球返回斜槽,要求入射球質(zhì)量大于被碰小球質(zhì)量,即m1>m2;為使入射小球與被碰小球發(fā)生對(duì)心碰撞,要求兩小球半徑相同。故選項(xiàng)C

正確。設(shè)入射小球?yàn)閍,被碰小球?yàn)閎,a

球碰前的速度為v1,a、b

相碰后的速度分別為v1'、v2'。由于兩球都從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為一個(gè)計(jì)時(shí)單位時(shí),可以用它們平拋的水平位移表示碰撞前后的速度。因此,需驗(yàn)證的動(dòng)量守恒關(guān)系m1v1=m1v1'+m2v2'可表示為m

x=m

x'+m

x'。所以需要刻度尺、天平,而無(wú)需彈簧測(cè)力計(jì)、停表。由于題中兩個(gè)關(guān)閉(1)C

(2)AC

(3)m1·????=m1·????+m2·??'??1

2

3

4

5

6(2)(多選)若采用圖乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以下所提供的測(cè)量工具中必需的-19-關(guān)閉0(2)小車(chē)A

在碰撞前的速度v=????

10.50×10(1)從分析紙帶上打點(diǎn)情況看,BC

段既表示小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng),又表示小車(chē)有較大速度,因此

BC

段能較準(zhǔn)確地描述小車(chē)A

在碰撞前的運(yùn)動(dòng)情況,應(yīng)選用BC

段計(jì)算小車(chē)A

的碰前速度。從CD段打點(diǎn)情況看,小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況還沒(méi)穩(wěn)定,而在DE

段小車(chē)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定,故應(yīng)選用DE段計(jì)算碰后A

和B

的共同速度。-25??

5×0.02=

m/s=1.050

m/s小車(chē)A

在碰撞前的動(dòng)量p0=mAv0=0.4×1.050

kg·m/s=0.420

kg·m/s碰撞后A、B

的總動(dòng)量p=(mA+mB)v=(0.2+0.4)×0.695

kg·m/s=0.417

kg·m/s答案解析關(guān)閉碰撞后A、B

的共同速度v=????

=6.95×10-2

m/s=0.695

m/s5??

5×0.02(1)BC

DE

(2)0.420

0.4171

2

3

4

5

6-20-1

2

3

4

5

6??1

5??

5大小為p3=0.2abs3;碰撞總動(dòng)量大小p=p1-p3=0.2ab(s1-s3);碰后兩滑塊總動(dòng)量