1、第十一章 动量守恒定律,选 修 3-5,实验十二 验证动量守恒定律,基础知识梳理,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
2、、实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(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
3、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。,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安装：按照上图所示安装实验装置。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
4、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。,六、注意事项 1前提条件 碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2方案提醒 (1)若
5、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位置由静止释放； 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。,核心考点突破,实验原理与数据处理,(1)本实验必须测量的物理量有_。 A斜槽轨道末端到水平地面的高度H B小球a、b的质量ma、mb C小球a、
6、b的半径r D小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t E记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC Fa球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h (2)根据实验要求，ma_mb(填“大于”、“小于”或“等于”)。,BE,大于,(3)放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如果不是同时落地，对实验结果有没有影响？(不必做分析) _。 (4)为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐，如图乙给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB距离应为_cm。 (5)按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是_。,b球先落地，对实验结果无影响,45.95(
7、45.9345.97均正确),maOBmaOAmbOC,解题探究：(1)平抛初速度利用什么来代替？ (2)验证动量守恒需要知道哪些物理量？ 答案：(1)利用平抛运动的射程。 (2)相碰的两个小球的质量和碰撞前后的速度。,解析 (1)由动量守恒定律的表达式可得：mav1mav1mbv2，必须测量小球a和b的质量ma、mb，B选项正确。小球重心离开水平轨道开始做平抛，高度一定，平抛时间一定，所以可以用射程表示速度，不需要测斜槽末端到地面的高度和平抛时间，而落点也是小球重心的位置，没必要测小球的半径，所以E选项正确，A、C、D选项都不正确。只要保证a球每次下落的高度不变就可以，不需要测出高度差h，F
8、选项也错误。所以必须得有B和E选项。,类题演练 1 ,(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距(已标在图上)。A为运动的起点，则应选_段来计算A碰前的速度，应选_段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”) (2)已测得小车A的质量m10.4kg，小车B的质量m20.2kg，则碰前两小车的总动量为_kgm/s，碰后两小车的总动量为_kgm/s。 解析 (1)从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算A的碰前速度。从CD段打点情况看，小车的运动情况还没
9、稳定，而在DE段小车运动稳定，故应选用DE段计算碰后A和B的共同速度。,BC,DE,0.420,0.417,实验拓展与创新,实验测得滑块A的质量m10.310kg，滑块B的质量m20.108kg，遮光片的宽度d1.00cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0Hz。 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tB3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图乙所示。,解题探究：(1)如何求滑块A碰撞前后的速度？ (2)如何求滑块B的速度？ (3)怎样才能说明验证了动量守恒定律？,类题演练 2 ,(1)还需要测量的量是_、_和_。 (2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为_。(忽略小球的大小),弹性球1、2质量m1、m2,立柱高h,桌面高H,2年高考模拟,
