高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題十三 實(shí)驗(yàn)十六 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件 新人教版

實(shí) 驗(yàn) 十 六 驗(yàn) 證 動(dòng) 量 守 恒 定 律 實(shí) 驗(yàn) 準(zhǔn) 備 實(shí) 驗(yàn) 目 的(1)驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒定律(2)探究一維彈性碰撞的特點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 器 材_、大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個(gè)、重錘線、白紙、_、天平、刻度尺、_、鉛筆等 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 v、v2 和 v1、v2，算出碰撞前的動(dòng)量 pm1v1m2v2及碰撞后的動(dòng)量 pm1v1m2v2，即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量是否守恒斜槽復(fù)寫紙圓規(guī) 實(shí) 驗(yàn) 過 程實(shí) 驗(yàn) 步 驟水平高度(1)先用天平測(cè)出小鋼球的質(zhì)量 m1、m2.(2)按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使斜槽的末端切線_，把被碰小球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球碰撞時(shí)處于同一_，確保碰撞后的速度方向水平復(fù)寫紙(3)在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放_(tái)(4)在白紙上記下重錘線所指的位置 O，它表示入射小球 m 1碰撞前球心的豎直投影位置水平 (5)先不放_(tái)，讓入射小球從斜槽上_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，圓心就是入射小球不碰撞時(shí)的落地點(diǎn)平均位置 P.(6)把_放在小支柱上，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，同理求出入射小球落點(diǎn)的平均位置 M 和被碰小球落點(diǎn)的平均位置 N.被碰小球同一高度被碰小球 (7)過 O、N 在紙上作一直線，取 OO2r，O就是被碰小球碰撞時(shí)球心的豎直投影位置(如圖 S16-1 所示)圖S16-1(8)用刻度尺測(cè)出線段 OM、OP、ON 的長(zhǎng)度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的水平位移數(shù)值代入_，看等式是否成立m 1OPm1OMm2ON(9)整理實(shí)驗(yàn)器材放回原處 實(shí) 驗(yàn) 分 析 注 意 事 項(xiàng)(1)前提條件：碰撞的兩小球應(yīng)保證“水平”和“正碰”(2)斜槽末端必須水平；入射小球每次都必須從斜槽上同一高度靜止?jié)L下；白紙鋪好后不能移動(dòng)；入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量，即 m1m2，且 r1r2r.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，即碰撞是否為一維碰撞(2)偶然誤差：主要來源于質(zhì)量 m 和平拋的水平距離的測(cè)量 【 基 礎(chǔ) 檢 測(cè) 】如圖 S16-2 所示為實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖圖S16-2(1)若入射小球質(zhì)量為 m 1、半徑為 r1，被碰小球質(zhì)量為 m2、半徑為 r2，則( )Am1m2，r1r2 Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2 (2)(多選)為完成此實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是( )A刻度尺C天平B游標(biāo)卡尺D秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為 m1，被碰小球的質(zhì)量為 m2，P 為碰撞前入射小球落點(diǎn)的平均位置，若關(guān)系式_(用m 1、m2 及圖中字母表示)成立，則表示碰撞中動(dòng)量守恒答 案 ： (1)C (2)AC (3)m1OPm1OMm2ON 考 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 操 作 和 原 理 的 考 查 重 點(diǎn) 歸 納(1)實(shí)驗(yàn)?？嫉牟僮髡{(diào)節(jié)斜槽末端水平：把一小球放在斜槽末端，若小球不滾動(dòng)，則已經(jīng)水平入射小球每次都要從同一高度由靜止釋放，保證碰撞前的速度不變小球平均落點(diǎn)的確定：用一個(gè)最小的圓把小球的所有落點(diǎn)圈在一起，這個(gè)圓的圓心就是小球的平均落點(diǎn) (2)實(shí)驗(yàn)原理質(zhì)量分別為 m1 和 m2 的兩小球發(fā)生正碰，碰前 m1 運(yùn)動(dòng)，m2 靜止，根據(jù)動(dòng)量守恒定律應(yīng)有m1v1m1v1m2v2.各小球在同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，則動(dòng)量守恒時(shí)有m1OPm1OMm2ON.(如圖 S16-3 所示)圖S16-3 典 例 剖 析例 題 ：如圖 S16-4 所示，用“碰撞實(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)系圖S16-4(1)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_，間接地解決這個(gè)問題A小球開始時(shí)的釋放高度 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 (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)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_A用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量 m1、m2B測(cè)量小球 m1 開始時(shí)的釋放高度 hC測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度 HD分別找到 m 1、m2 相碰后平均落地點(diǎn)的位置 M、NE測(cè)量平拋射程 OM、ON (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_；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(4)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 S16-5 所示碰撞前后 m1 的動(dòng)量分別為p 1 與 p1，則 p1 p1_ 11；若碰撞結(jié)束時(shí) m2 的動(dòng)量為 p2，則 p1 p211 _.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值p1p1p2為_ 圖S16-5(5)有同學(xué)認(rèn)為，在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個(gè)小球的材質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程增大請(qǐng)你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計(jì)算出被碰小球 m2 平拋運(yùn)動(dòng)射程 ON 的最大值為_cm . 解 析 ： (1)在落地高度不變的情況下，水平位移就能反映平拋初速度的大小，所以僅測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程就能間接測(cè)量速度(2)測(cè)量平均落點(diǎn)的位置，找到平拋的水平位移，因此步驟中D、E是必須的，而且D 先E后，至于用天平測(cè)質(zhì)量先后均可 答 案 ： (1)C (2)ADE(3)m1OMm2ONm1OPm1OM2m2ON2m1OP2 (4)14 2.9 1.01(5)76.80 【 考 點(diǎn) 練 透 】(2014 年全國新課標(biāo)卷)現(xiàn)利用如圖 S16-6 所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律在圖中，氣墊導(dǎo)軌上有 A、B 兩個(gè)滑塊，滑塊 A 右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊 B 左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計(jì)時(shí)器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時(shí)間圖S16-6 實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊 A 的質(zhì)量 m10.310 kg，滑塊 B 的質(zhì)量 m20.108 kg，遮光片的寬度 d1.00 cm；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率 f50.0 Hz.將光電門固定在滑塊 B 的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A 一向右的初速度，使它與 B 相碰碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為tB3.500 m s，碰撞前后打出的紙帶如圖 S16-7 所示圖S16-7