第18講.實驗8：驗證動量守恒定律.學生版

錯題不再錯就無敵了！錯題不再錯就無敵了！2014年高考解決方案實驗8實驗8：驗證動量守恒定律 學生姓名：學生姓名：上課時間上課時間：高考解決方案 第一階段·實驗·驗證動量守恒定律 Pageof7第19講實驗8：驗證動量守恒定律20142014年高考怎么考考點解讀2011年2012年2013年21題12分24題20分21題知識講解知識講解實驗目的： 運用平拋運動的知識分析、研究碰撞過程中相互作用的物體系動量守恒實驗原理：因小球從斜槽上滾下后做平拋運動，由平拋運動知識可知，只要小球下落的高度相同，在落地前運動的時間就相同，若用飛行時間作時間單位，小球的水平速度在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離．設入射球、被碰球的質(zhì)量分別為、，則入射球碰撞前動量為（被碰球靜止）：① 設碰撞后、的速度分別為、，則碰撞后系統(tǒng)總動量為：② 只要測出小球的質(zhì)量及兩球碰撞前后飛出的水平距離，代入①、②兩式就可研究動量守恒．實驗器材： 斜槽，兩個大小相同而質(zhì)量不等的小鋼球，天平，刻度尺，重錘線，白紙，復寫紙，三角板，圓規(guī)．實驗步驟：用天平測出兩個小球的質(zhì)量、．按如圖（1）所示安裝、調(diào)節(jié)好實驗裝置，使斜槽末端切線水平，將被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜槽末端，調(diào)節(jié)支柱，使兩小球相碰時處于同一水平高度，且在碰撞瞬間入射球與被碰球的球心連線與斜槽末端的切線平行，以確保正碰后兩小球均作平拋運動．在水平地面上依次鋪放白紙和復寫紙．在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射球碰撞前的位置，如圖（2）所示．移去被碰球，讓入射球從斜槽上同一高度滾下，重復10次左右，用圓規(guī)畫盡可能小的圓將所有的小球落點圈在里面，其圓心即為人射球不發(fā)生碰撞情況下的落點的平均位置P，如圖（3）所示．將被碰小球放在小支柱上，讓入射球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復10次左右，同理求出入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N．過O、N作一直線，?。╮為小球的半徑，可用刻度尺和三角板測量小球直徑計算出），則即為被碰小球碰撞前的球心的位置（即投影位置）。用刻度尺測量線段OM、OP、ON的長度．則系統(tǒng)碰撞前的動量可表示為，系統(tǒng)碰撞后的總動量可表示為；若在誤差允許范圍內(nèi)與相等，則說明碰撞中動量守恒.整理實驗器材，放回原處．注意事項：斜槽末端切線必須水平． 說明：調(diào)整斜槽時可借助水準儀判定斜槽末端是否水平．仔細調(diào)節(jié)小立柱的高度，使兩小球碰撞時球心在同一高度，且要求兩球球心連線與斜槽末端的切線平行。使小支柱與槽口的距離等于2r（r為小球的半徑）入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下． 說明：在具體操作時，斜槽上應安裝擋球板．入射球的質(zhì)量（）應大于被碰小球的質(zhì)量（）．地面須水平，白紙鋪放好后，在實驗過程中不能移動白紙．數(shù)據(jù)處理及誤差分析：應多次進行碰撞，兩球的落地點均要通過取平均位置來確定，以減小偶然誤差.在實驗過程中，使斜槽末端切線水平和兩球發(fā)生正碰，否則兩小球在碰后難以作平拋運動．適當選擇擋球板的位置，使入射小球的釋放點稍高．說明：入射球的釋放點越高，兩球相碰時作用力越大，動量守恒的誤差越小，且被直接測量的數(shù)值OM、0IP、0N越大，因而測量的誤差越?。凇膀炞C動量守恒定律”的實驗中，入射球每次滾下都應從斜槽上的同一位置無初速釋放，這是為了使（）A．小球每次都能水平飛出槽口B．小球每次都以相同的速度飛出槽口C．小球在空中飛行的時間不變D．小球每次都能對心碰撞某同學用圖所示的裝置通過半徑相同的A、B兩球（mA>mB）的碰撞來驗證動量守恒定律．圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復上述操作10次，得到10個落點痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復這種操作10次．圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點．實驗中，對入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是（）A．釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小B．釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準確C．釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小D．釋放點越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道對被碰小球的阻力越小某同學用如圖所示裝置來驗證動量守恒定律，讓質(zhì)量為m1的小球從斜槽某處由靜止開始滾下，與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞．（1）實驗中必須要求的條件是________．A．斜槽必須是光滑的 B．斜槽末端的切線必須水平C．m1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度 D．m1每次必須從同一高度處滾下（2）實驗中必須測量的物理量是________．A．小球的質(zhì)量m1和m2B．小球起始高度hC．小球半徑R1和R2D．小球起飛的時間tE．桌面離地面的高度HF．小球飛出的水平距離s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(guān)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m1eq\x\to(ON)＝m1eq\x\to(OM)＋m2eq\x\to(OP)D．要驗證的表達式是m1eq\x\to(OP)＝m1eq\x\to(OM)＋m2eq\x\to(ON)E．要驗證的表達式是m1（eq\x\to(OP)－2r）＝m1（eq\x\to(OM)－2r）＋m2eq\x\to(ON) 氣墊導軌（如圖）工作時，空氣從導軌表面的小孔噴出，在導軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運動時的阻力．為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導軌上放置兩個質(zhì)量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器所用電源的頻率均為b.氣墊導軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動．圖為某次實驗打出的、點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的6個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為_____________、______，兩滑塊的總動量大小為________；碰撞后兩滑塊的總動量大小為________．重復上述實驗，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證．在“研究碰撞中動量守恒”的實驗中，采用了如圖（甲）所示實驗裝置．圖（乙）為某次碰撞實驗得到的在白紙上記錄的兩小球落點的位置情況圖．請根據(jù)（乙）圖中的落點的位置情況，分析這次實驗中存在的主要問題是_________．為克服這個問題，應采取的調(diào)整措施是_________________________在實驗室里為驗證動量守恒定律，一般采用如圖甲、乙兩種裝置： （1）若入射小球質(zhì)量為，半徑為；被碰小球質(zhì)量為，半徑為，則（） A． B． C． D． （2）若采用乙裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中必需的是. A．直尺 B．游標卡尺 C．天平 D．彈簧秤 E．秒表 （3）設入射小球的質(zhì)量為，被碰小球的質(zhì)量為，則在用甲裝置實驗時（P為碰前入射小球落點的平均位置），所得“驗證動量守恒定律”的結(jié)論為（用裝置圖中的字母表示)。 （4）在實驗裝置乙中，若斜槽軌道是光滑的，則可以利用一個小球驗證小球在斜槽上下滑過程中的機械能守恒。這時需要測是的物理量有：小球釋放初位置到斜槽末端的高度差，小球從斜槽末端做平拋運動的水平位移s、豎直高度，則所需驗證的關(guān)系式為：。用半徑相同的小球1和小球2的碰撞驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示，斜槽與水平槽圓滑連接。安裝好實驗裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，記下重錘線所指的位置O。接下來的實驗步驟如下：AA球1球2BOMPN步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上。重復多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置；步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置B，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞。重復多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置；步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度。（1）對于上述實驗操作，下列說法正確的是___________。 A．應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下 B．斜槽軌道必須光滑 C．斜槽軌道末端必須水平 D．實驗過程中，白紙可以移動，復寫紙不能移動 E．小球1的質(zhì)量應大于小球2的質(zhì)量 （2）本實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量的物理量有。 A．A、B兩點間的高度差 B．B點離地面的高度 C．小球1和小球2的質(zhì)量、 D．小球1和小球2的半徑r （3）當所測物理量滿足表達式______________（用所測物理量的字母表示）時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律。如果還滿足表達式_______________（用所測物理量的字母表示）時，即說明兩球碰撞時無機械能損失。OM′P′N′ （4）完成上述實驗后，某實驗小組對上述裝置進行了改造，如圖所示。在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面，斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接。使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下，重復實驗步驟1和2的操作，得到兩球落在斜面上的平均落點、、。用刻度尺測量斜面頂點到、、三點的距離分別為、、。則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為（用所測物理量的字母表示）。OM′P′N′知識講解知識講解實驗步驟：用天平測出兩個小球的質(zhì)量、．按如圖（1）所示安裝、調(diào)節(jié)好實驗裝置，使斜槽末端切線水平，將被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜槽末端，調(diào)節(jié)支柱，使兩小球相碰時處于_________，且在碰撞瞬間入射球與被碰球的球心連線與斜槽末端的切線平行，以確保正碰后兩小球均作_________運動．在水平地面上依次鋪放白紙和復寫紙．在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射球碰撞前的位置，如圖（2）所示．移去被碰球，讓入射球從斜槽上同一高度滾下，重復10次左右，用圓規(guī)畫盡可能小的圓將所有的小球落點圈在里面，_________即為人射球不發(fā)生碰撞情況下的落點的平均位置P，如圖（3）所示．將被碰小球放在小支柱上，讓入射球從_________高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復10次左右，同理求出入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N．過O、N作一直線，?。╮為小球的半徑，可用刻度尺和三角板測量小球直徑計算出），則即為被碰小球碰撞前的球心的位置（即投影位置）。用刻度尺測量線段OM、OP、ON的長度．則系統(tǒng)碰撞前的動量可表示為_________，系統(tǒng)碰撞后的總動量可表示為__________________；若在誤差允許范圍內(nèi)與相等，則說明碰撞中動量守恒.整理實驗器材，放回原處．注意事項：斜槽末端切線必須_________． 說明：調(diào)整斜槽時可借助水準儀判定斜槽末端是否水平．仔細調(diào)節(jié)小立柱的高度，使兩小球碰撞時球心在同一高度，且要求兩球球心連線與斜槽末端的切線平行。使小支柱與槽口的距離等于2r（r為小球的半徑）入射小球每次都必須從斜槽上_________由_________開始滾下． 說明：在具體操作時，斜槽上應安裝擋球板．入射球的質(zhì)量（）應_________被碰小球的質(zhì)量（）．地面須水平，白紙鋪放好后，在實驗過程中不能移動白紙．鞏固鞏固練習OABC在“碰撞中的動量守恒”實驗中，儀器按要求安裝好后開始實驗，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接靜止放在斜槽末端的水平部分，在百紙上記錄下重錘位置和各小球落點的平均位置依次為O、A、B、C，設入射小球和被碰小球的質(zhì)量依次為m1、m2，則下列說法中正確的有OABCA.第一、二次入射小球的落點依次是A、BB.第一、二次入射小球的落點依次是B、AC.第二次入射小球和被碰小球?qū)⑼瑫r落地D.m1AB=m2OC如圖，用“碰撞實驗器”驗證動量守恒定律，研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)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h B．小球拋出點距地面的高度H C．小球做平拋運動的射程 （2）圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射小球多次從斜軌上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，把被碰小球靜置于軌道的水平部分，再將入射小球從斜軌上S位置靜止釋放，與小球相碰，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 B．測量小球開始釋放的高度h C．測量拋出點距地面的高度H D．分別找到、相碰后平均落地點的位置M、N E．測量平拋射程OM，ON （3）若兩球相碰前后的動量守恒，其表達