[最新]高考物理大一轮复习实验07验证动量守恒定律学案新人教版[可编辑]11259.pdf

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1、实验 07 验证动量守恒定律 (对应学生用书 P117)一、实验目的 验证动量守恒定律 二、实验原理 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒 三、实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等 方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥 方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等 四、实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一

2、维碰撞实验(如图所示)1 测质量：用天平测出滑块质量 2 安装：正确安装好气垫导轨 3 实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向)4 验证：一维碰撞中的动量守恒 方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图所示)1 测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.2 安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来 3 实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰 4 测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度 5 改变条件：改变碰撞条件，重复实验

3、6 验证：一维碰撞中的动量守恒 方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图所示)1 测质量：用天平测出两小车的质量 2 安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥 3 实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动 4 测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由vxt算出速度 5 改变条件：改变碰撞条件，重复实验 6 验证：一维碰撞中的动量守恒 方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示)1 测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球 2

4、 安装：按照图中所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平 3 铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好记下重垂线所指的位置O.4 放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10 次用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面圆心P就是小球落点的平均位置 5 碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验 10 次用步骤 4 的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N.如图所示 6 验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度 将测量数据填入表中 最后代入m1OPm1OMm2ON，看在误

5、差允许的范围内是否成立 7 结束：整理好实验器材放回原处 某同学用如图 1所示装置通过半径相同的A、B两球(mAmB)的碰撞来验证动量守恒定律图中PQ是斜槽，QR为水平槽实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作 10 次，得到 10 个落点痕迹再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作 10 次图 1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点B球落点痕迹如图 2 所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐 图

6、 1 图 2(1)碰撞后B球的水平射程应取_ cm.(2)在以下选项中，本次实验必须进行测量的有_(填选项号)A 水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 B A球与B球碰撞后，测量A球及B球落点位置到O点的距离 C 测量A球或B球的直径 D 测量A球和B球的质量(或两球质量之比)E 测量水平槽面相对于O点的高度(3)实验中，关于入射球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是()A 释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小 B 释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确 C 释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后

7、动量之差越小，误差越小 D 释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小 解析：(1)用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面，可知圆心的位置是 65.7 cm，这也是小球落点的平均位置 (2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m1、m2，三个落点到O点的距离x1、x2、x3，所以应选 A、B、D (3)入射球的释放点越高，入射球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力的影响相对越小，可以较好的满足动量守恒的条件，也有利于减小测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，选项 C 正确 答案：(1)65.7(65.565.9均可)(2)ABD(3)C (对应学生用书 P118

8、)一、数据处理 1 速度的测量 方案一：滑块速度的测量：vxt，式中 x为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，t为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间 方案二：摆球速度的测量：v 2gh，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度，h可用刻度尺测量(也可由量角器和摆长计算出)方案三：小车速度的测量：vxt，式中 x是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量，t为小车经过 x的时间，可由打点间隔算出 2 验证的表达式 方案一、二、三：m1v1m2v2m1v1m2v2.方案四：m1OPm1OMm2ON 二、注意事项 1 前提条件 碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”2 方案提

9、醒(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变 (2014全国新课标)现利用如图所示的装置验证动量守恒定律在图中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相

10、连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间 实验测得滑块A的质量m10.310 kg，滑块B的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰碰后光电计时器显示的时间为 tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图所示 若实验允许的相对误差绝对值(|碰撞前后总动量之差碰前总动量|100%)最大为 5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程 解析：按定义，物体运动的瞬时速度大小为v：vst

11、 式中 s为物块在很短时间 t内走过的路程，设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA，则 tA1f0.02 s tA 可视为很短，设在A碰撞前后瞬时速度大小分别为v0、v1，将式和图给实验数据代入式可得：v04.001020.02m/s2.00 m/s v11.941020.02m/s0.970 m/s 设B在碰撞后的速度大小为v2，由式有 v2dtB 代入题所给的数据可得：v22.86 m/s 设两滑块在碰撞前后的动量分别为p和p，则 pm1v0 pm1v1m2v2 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为|ppp|100%联立式并代入有关数据，可得：1.7%5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律 答案：见解析