2012届高考物理第一轮复习验证动量守恒定律学案

1、2012届高考物理第一轮复习验证动量守恒定律学案第三课时实验：验证动量守恒定律【教学要求】1了解本实验的原理、器材选择及实验步骤；2学会处理实验数据以及能解决实验中出现的问题。【知识再现】一、实验原理质量为m1、m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根 据动量守恒定律有：_。因小球从斜槽上滚下后做 _ ，由平抛运动知 识知，只要小球下落的高度相同， 在落地前运动的 _ 就相同，则小球的水平速度若用飞行时间作时间单位，数值上就等于小球飞出的。所以，只要测出小球的 _ 及两球碰撞前后飞出的_，代入公式就可以验证动量守恒定律。二、实验器材 斜槽、大小相等不同质量的小球两个、重垂线一条、白

2、纸、复写纸、 天平、刻度尺、圆规、三角板。三、实验步骤1先用 _ 测出两个小球质量m1、m?2。2按图安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使斜槽的末端点切线，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使两小球碰时在同一水平线上，且碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心连 线与轨道末端的切线平行，以确保碰后的速度方向水平。A、 在地上铺一张白纸，白纸上铺放 _ ;B、在白纸上记下重垂线所指的位置0,它表示入射球ml碰前的位置；C、 先不放被碰小球， 让入射球从斜槽上同一高度滚下， 重复 ,用园规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,就是入射球不碰时的落点P；D、 把被碰球放在小支柱上，让 _ 同一高

3、度滚下，使它们发 生正碰，重复10次，仿步骤5求出入射球落点的M和被碰球落点 的_N；E、 用刻度尺量出线段0M、OP、ON的长度，把两小球的质量和相应的速度数值代入 _ 看是否成立；F、整理器材放回原处。知识点一实验原理 验证动量守恒的装置不一定与教材中的一致,考查时经常以其它形式 出现,但实验原理应该是相似的。【应用1】（07广东省重点中学月考）气垫导轨是常用的一种实验仪器, 它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨 上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律，实验装置如图所示， 采用的实验步骤如下：a.用天平分

4、别测出滑块A、B的质量mA、mB;b.调整气垫导轨，使导轨处于水平；c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置 在气垫导轨上；d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1;e.按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开 始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时结束，记下A,B分 别到达C、D的运动时间t1和t2.(1) 实验中还应测量的物理量是。(2) 利用上述测量的实验数据， 验证动量守恒定律的表达式是， 上式中 算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是。导示:(1)B的右端至D板的距离L2 (2)；测量质量、时间、距离等存在误差，由于阻

5、力、气垫导轨不水平 等造成误差。知识点二数据的测量与处理1.数据测量：(1)用天平测ml和m2的质量；(2)用刻度尺测量入 射小球单独平抛的水平距离和碰后平抛的水平距离，被碰小球被碰后 平抛的水平距离。2.数据处理：在本实验中，巧妙地运用了等效代换的方法.即用小球 做平抛运动的水平分位移代换平抛初速度，极为方便地代换出小球碰 撞前后的速度大小；由于本实验仅限于研究系统在碰撞前后动量的关4)系，所以在研究时，各物理量的单位不一定要统一使用国际单位制单 位。【应用2】(江苏省启东市07届期中测试) 如图为实验室中验证动量守 恒实验装置示意图(1)若入射小球质量为ml，半径为r1;被碰小球质量为m2

6、，半径为r2,则()A.m1m2r1r2B. m1m2r1C. m1m2r1=r2D.ml(2)为完成此实 验，以下所提供的测量工具中必需的是 _ 。(填下列对应的字母)A.直尺B.游标卡尺C.天平D.弹簧秤E.秒表(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰前入射 小球落点的平均位置，则关系式(用m1、m2及图中字母表示)_ 成立，即表示碰撞中动量守恒。(4)在实验装置中，若斜槽轨道是光滑的，则可以利用此装置验证小 球在斜槽上下滑过程中机械能守恒，这时需要测量的物理量有：小球 释放初位置到斜槽末端的高度差hl;小球从斜槽末端做平抛运动的水 平移s、竖直高度h2,则所需验证的关系

7、式为：_ 。导示:(1)C(2)AC(3)知识点三注意事项与误差分析1实验注意事项：（1）调整斜槽，使其末端的切线水平； （2）调节小 支柱的高度，使入射小球和被碰小球的球心处于同一高度； （3）入射 小球的质量应大于被碰小球的质量； （4）入射小球每次必须从斜槽上 同一位置由静止释放； （5）选质量大的小球作入射球； （6）实验中实 验桌、斜槽及白纸的位置始终不变。2误差分析：（1）实验中两小球碰撞时，球心不在同一水平面上使 小球碰撞不是水平正碰，碰后小球不做严格地平抛运动； （2）入射小 球的释放位置越高 两小球碰撞时的内力越大， 动量守恒的误差越小， 由于碰撞瞬间摩擦力的影响使碰撞中动量

8、并不严格守恒；（3）实验 中用落点所在圆的圆心作为落点带来了误差，可采取多次碰撞的方法 减小这种误差。【应用3】在验证碰撞中的动量守恒实验中， 设人射球、 被碰球的质量 分别为ml、m2,半径分别为r1、r2，为了减小实验误差，下列说法正 确的是（）Am1=m2，r1r2 Bm1m2，rl=r2C.降低碰撞实验器的高度D.入射小球释放点要适当高一些导示:因要求对心碰撞，故r仁r2;碰后两球同时做平抛运动，故入射球 碰后运动方向不能改变，所以m1m2;降低碰撞实验器高度将减少平 抛运动的时间，从而减小水平射程， 这样做会增大测量的相对误差；入射球释放点位置适当高一些会增大平抛的初速度，从而使水平

9、射程 增大，减小测量的偶然误差。答案应选：BD。 检验斜槽末端是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端的水平部分，看其是否有明显的运动倾向，若有则不水平，若无则水平。1“验证动量守恒定律 ”的实验装置原来的教科书采用图甲的方法，经 过编者修改后，现行的教科书采用图乙的方法。两个实验装置的区别 在于 悬挂重垂线的位置不同； 图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后，支柱立即 倒下），图乙中没有支柱。对于图甲入射小球和被碰小球做平抛运动的 抛出点分别在通过0、o点的竖直线上，重垂线只确定了0点的位置。 比较这两个实验装置，下列说法正确的是（）A.采用图甲的实验

10、装置时，需要测出两小球的直径B.采用图乙的实验装置时，需要测出两小球的直径C.为了减小误差，采用图甲的实验装置时，应使斜槽末端水平部分光滑D.为了减小误差，采用图乙的实验装置时，应使斜槽末端水平部分光滑2. （2008汕头市一中期中）用如图所示装置来验证动量守恒定律，质 量为mB的钢球B放在小支柱N上，球心离地面高度为H;质量为mA的钢球A用细线栓好悬挂于0点，当细线被拉直时0点到球心的距离 为L,且细线与竖直线之间夹角为aA球由静止释放，摆到最低点时 恰与B球发生正碰，碰撞后，A球把轻质指示针C推移到与竖直线夹 角为B处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,用来记录B球的落点。

11、(1) 用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后A、B两球的动量(设A、B两球的碰前动量分别为PA PB;碰后动量分别为PA、PB),贝卩：PA= PA;=PB= PB。(2) 请你提供两条提高实验的精度建议。3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 装置如图所示，在小车后连着纸带， 电磁打点计时器电源频率为50HZ， 长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。(1)若已得到打点纸带如图，并测得各计数点间距标在图上，A为起始运动的第一点，贝应选 _ 段来计算A的碰前速度，而选_ 来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填 “AB“BC“CD或“DE);(2) 已测得小车A的质量。m仁0.40kg