高考物理一轮复习 第七章 动量 第4讲 实验 验证动量守恒定律课件.ppt

第4讲实验 验证动量守恒定律 知识梳理实验装置与实验原理 图1实验装置 图2实验原理 验证关系式 m1 op m1 om m2 on成立即可实验步骤 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 按照如图1所示的装置 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 m1 op m1 om m2 on 看在误差允许的范围内是否成立 1 在做 验证动量守恒定律 实验时 入射球a的质量为m1 被碰球b的质量为m2 小球的半径为r 各球的落地点如图所示 下列关于这个实验的说法正确的是 a 入射球与被碰球最好采用大小相同 质量相等的小球b 让入射球与被碰球连续10次相碰 每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下c 要验证的表达式是m1 on m1 om m2 opd 要验证的表达式是m1 op m1 om m2 on e 要验证的表达式是m1 op 2r m1 om 2r m2 on 答案d在此装置中 应使入射球的质量大于被碰球的质量 防止入射球碰后反弹或静止 故a错 入射球每次必须从斜槽的同一位置由静止滚下 保证每次碰撞都具有相同的初动量 故b错 两球做平抛运动时都具有相同的起点 故应验证的关系式为 m1 op m1 om m2 on d对 c e错 2 某同学在 验证动量守恒定律 的实验中 测得两小球的平均落点与o点的距离如图所示 实验中已测得入射小球的质量为m1 若碰撞过程中动量守恒 则被碰小球的质量m2 答案 解析设小球做平抛运动的竖直高度为h 则飞行时间由h gt2得t 由平抛知识可知入射小球m1碰前速度v0 碰后落到m点 因而碰后速度v1 被碰球m2碰后速度v2 由碰撞中动量守恒知m1v0 m1v1 m2v2即m1 m1 m2解得m2 深化拓展 考点实验中的注意事项 深化拓展考点实验中的注意事项1 斜槽末端的切线必须水平 调整方法是让碰撞的小球放在斜槽末端水平部分的任一位置都能静止 2 入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放 3 入射小球质量每次都应大于被碰球的质量 4 实验过程中实验桌 斜槽 记录的白纸位置要始终保持不变 1 1如图甲 用 碰撞实验器 可以验证动量守恒定律 即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系 甲 实验中 直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以通过 仅测量c 填选项前的符号 间接地解决这个问题 a 小球开始释放高度hb 小球抛出点距地面的高度hc 小球做平抛运动的射程 图甲中o点是小球抛出点在地面上的垂直投影 实验时 先让入射球m1多次从斜轨上s位置静止释放 找到其平均落地点的位置p 测量平抛射程op 然后 把被碰小球m2静置于轨道的水平部分 再将入射球m1从斜轨上s位置静止释放 与小球m2相碰 并多次重复 接下来要完成的必要步骤是ade 填选项前的符号 a 用天平测量两个小球的质量m1 m2 b 测量小球m1开始释放高度hc 测量抛出点距地面的高度hd 分别找到m1 m2相碰后平均落地点的位置m ne 测量平抛射程om on 若两球相碰前后的动量守恒 其表达式可表示为m1 om m2 on m1 op 用 中测量的量表示 若碰撞是弹性碰撞 那么还应满足的表达式为m1 om2 m2 on2 m1 op2 用 中测量的量表示 经测定 m1 45 0g m2 7 5g 小球落地点的平均位置距o点的距离如图乙所示 碰撞前 后m1的动量分别为p1与p1 则p1 p1 14 11 若碰撞结束时m2的动量为p2 则p1 p2 11 2 9 乙实验结果说明 碰撞前 后总动量的比值为1 1 01 有同学认为 在上述实验中仅更换两个小球的材质 其他条件不变 可以使被碰小球做平抛运动的射程增大 请你用 中已知的数据 分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程on的最大值为76 8cm 答案 c ade或 dea或dae m1 om m2 on m1 opm1 om2 m2 on2 m1 op2 142 91 1 01 76 8 解析小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定 即v 而由h gt2知 每次竖直高度相等 平抛时间相等 即m1 m1 m2 则可得m1 op m1 om m2 on 故只需测射程 因而选c 由表达式知 在op已知时 需测量m1 m2 om和on 故必要步骤为a d e 若为弹性碰撞同时满足动能不变m1 m1 m2m1 op2 m1 om2 m2 on2p1 m1 p1 m1 故p1 p1 op om 44 80 35 20 14 11 p2 m2 p1 p2 11 2 9故 1其他条件不变 使on最大 则m1 m2发生弹性碰撞 则其动量和能量均守恒 可得v2 而v2 v0 故on op 44 80cm 76 8cm 1 2某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验 在小车a的前端粘有橡皮泥 推动小车a使之做匀速运动 然后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体继续做匀速运动 他设计的具体装置如图甲所示 在小车a后连着纸带 电磁打点计时器的电源频率为50hz 长木板下垫着小木片以平衡摩擦力 1 若已得到打点纸带如图乙所示 并测得各计数点间距标在图上 a为运动起始的第一点 则应选bc段计算a的碰前速度 应选de段来计算a和b碰后的共同速度 选填 ab bc cd 或 de 甲乙 2 已测得小车a的质量m1 0 40kg 小车b的质量m2 0 20kg 由以上测量结果可得 碰前总动量0 420kg m s 碰后总动量0 417kg m s 答