高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十五 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律專題精講課件

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1、實(shí)驗(yàn)十五實(shí)驗(yàn)十五 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律核心考點(diǎn)導(dǎo)學(xué)【了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹框?yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒【理解實(shí)驗(yàn)原理】在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m1、m2和碰撞前后物體的速度v1、v1、v2、v2，找出碰撞前的動(dòng)量pm1v1m2v2及碰撞后的動(dòng)量pm1v1m2v2，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒【知道實(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：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個(gè)、重垂線一條、白紙

2、、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板【熟習(xí)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)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌(如圖所示)(3)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(改變滑塊的質(zhì)量改變滑塊的初速度大小和方向)(4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2.(2)安裝：把兩個(gè)大小相等的小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(3)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰(4)測(cè)速度：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)量碰

3、撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度(5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)(6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車的質(zhì)量(2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動(dòng)方案四：利用斜槽完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)先用天平測(cè)出小球質(zhì)量m1、m2.(2)按如圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)切線水平(3)在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，在白

4、紙上記下重垂線所指的位置O.(4)先不放被碰小球，讓入射球從斜槽上某一高度處滾下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射球不碰時(shí)的落地點(diǎn)P.(5)把被碰小球放在斜槽前端邊緣處，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿照步驟(4)求出入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N.過O、N在紙上作一直線【警惕注意事項(xiàng)】1前提條件碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”2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)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)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

5、線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)(3)若利用長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板下墊一小木片用以平衡摩擦力(4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；實(shí)驗(yàn)過程中實(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【細(xì)辨誤差分析】1系統(tǒng)誤差主要來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，兩擺球是否等大，長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)是否平衡掉摩擦力2偶然誤差主要來源于質(zhì)量m和速度v的測(cè)量考向案例研究 例12011北京理綜，21(2)如圖甲，用“碰撞

6、實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的但是，可以通過僅測(cè)量_(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問題A小球開始釋放高度hB小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程圖甲中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)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(fù)接下來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開始釋放高度hC測(cè)

7、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OM、ON若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(用中測(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_(用中測(cè)量的量表示)經(jīng)測(cè)定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖乙所示碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1，則p1 p1_ 11；若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2，則p1 p211 _.本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是m1OMm2ONm1OP，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OM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)，沒有必要測(cè)量小球m1開

8、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.總結(jié)提升利用斜槽小球碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒的注意事項(xiàng)(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)過程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.例2氣墊導(dǎo)軌(如圖1)工作時(shí)，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)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(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個(gè)質(zhì)量均為a的滑塊，每個(gè)滑塊的一端分別與穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率均

9、為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 下圖2為某次實(shí)驗(yàn)打出的點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長(zhǎng)度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國(guó)際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動(dòng)量大小分別為 _、_，兩滑塊總動(dòng)量大小為_；碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為_重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，多做幾次若碰撞前、后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證例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A的前端粘有橡皮泥，設(shè)法使小車A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止的

10、小車B相碰并粘在一起繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示，在小車A的后面連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到一打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離并已在圖上標(biāo)出，A為運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)，則應(yīng)選_段來計(jì)算碰前A的速度，應(yīng)選_段來計(jì)算碰后A和B的共同速度(2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量mA0.40 kg，小車B的質(zhì)量mB0.20 kg，則由以上結(jié)果可得碰前的總動(dòng)量為_kgm/s，碰后的總動(dòng)量為_ kgm/s.解析(1)因?yàn)樾≤嘇與B碰撞前后都做勻速運(yùn)動(dòng)，且碰后A與B黏合在一起，其共同速度比A原來的速度小所以應(yīng)選點(diǎn)跡分布均勻且點(diǎn)間距較大的BC段來計(jì)算碰前A的速度，點(diǎn)跡分布均勻且點(diǎn)間距較小的DE段來計(jì)算碰后A和B的共同速度pmAvA0.401.05 kgm/s0.420 kgm/sp(mAmB)vA(0.400.20)0.695 kgm/s0.417 kgm/s可見，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后系統(tǒng)的動(dòng)量是守恒的答案(1)BCDE(2)0.4200.417總結(jié)提升本題主要考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、處理能力，并由此得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.