实验探究十一 验证动量守恒定律

1、基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验实验探究十一验证动量守恒定律实验探究十一验证动量守恒定律基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验1实验目的实验目的验证动量守恒定律验证动量守恒定律2实验原理实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度和碰撞前后物体的速度v、v，找出碰撞前的动量，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒，看碰撞前后动量是否守恒3实验器材实验器材方案一方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块：气垫导轨、光电

2、计时器、天平、滑块(两个两个)、重、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验方案二方案二：带细线的摆球：带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角器、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等坐标纸、胶布等方案三方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个两个)、天平、撞针、橡皮泥天平、撞针、橡皮泥方案四方案四：斜槽、小球：斜槽、小球(两个两个)、天平、复写纸、白纸等、天平、复写纸、白纸等4实验步骤实验步骤方案一方案一：利用气

3、垫导轨完成一维碰撞实验：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图如图1所示所示)图图1基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(1)测质量测质量：用天平测出滑块质量：用天平测出滑块质量(2)安装安装：正确安装好气垫导轨：正确安装好气垫导轨(3)实验实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块：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各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量改变滑块的质量改变滑改变滑块的初速度大小和方向块的初速度大小和方向)(4)验证验证：一维碰撞中的动量守恒：一维碰撞中的动量守恒方案二方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成利

4、用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验一维碰撞实验(如图如图2所示所示)(1)测质量测质量：用天平测出两小球的质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来起来图图2基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(3)实验实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰(4)测速度测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应：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，算出碰撞后对应小小球的速度，测量碰撞

5、后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度球的速度(5)改变条件改变条件：改变碰撞条件，重复实验：改变碰撞条件，重复实验(6)验证验证：一维碰撞中的动量守恒：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方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图如图3所示所示)图图3基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(1)测质量测质量：用天平测出两小车的质量：用天平测出两小车的质量(2)安装安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带：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穿过打点计时器

6、，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装上撞针和橡皮泥(3)实验实验：接通电源，让小车：接通电源，让小车A运动，小车运动，小车B静止，两车碰撞静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动(5)改变条件改变条件：改变碰撞条件，重复实验：改变碰撞条件，重复实验(6)验证验证：一维碰撞中的动量守恒：一维碰撞中的动量守恒基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图如图4所示所示)图图4基本实验要求基本实验要求实验

7、热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(1)测质量测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小：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球为入射小球(2)安装安装：按照图：按照图4所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平底端水平(3)铺纸铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好记：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下重垂线所指的位置O.(4)放球找点放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某：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，重复固定高度处自由滚下，重复10次用圆规画尽量小的圆把

8、所次用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面圆心有的小球落点圈在里面圆心P就是小球落点的平均位置就是小球落点的平均位置基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(5)碰撞找点碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球：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次用步骤次用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置的方法，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和被撞小球落点的平均位置N.如图如图5所示所示图图5(6)验证验证：连接：连接ON，测

9、量线段，测量线段OP、OM、ON的长度将测量的长度将测量数据填入表中最后代入数据填入表中最后代入m1OPm1OMm2ON，看在误，看在误差允许的范围内是否成立差允许的范围内是否成立(7)结束结束：整理好实验器材放回原处：整理好实验器材放回原处基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验5数据处理数据处理(1)速度的测量速度的测量基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(2)验证的表达式验证的表达式方案一、二、三方案一、二、三：m1v1m2v2m1v1m2v2.方案四方案四：m1OPm1OMm2ON6注意事项注意事项(1)前提条件前提条

10、件碰撞的两物体应保证碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”(2)方案提醒方案提醒若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利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用水平仪确保导轨水平若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水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摆线应在同一竖直面内基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平若利用长木板进行实验，可在长木

11、板下垫一小木片用以平衡摩擦力衡摩擦力若利用斜槽小球碰撞应注意：若利用斜槽小球碰撞应注意：a斜槽末端的切线必须水平；斜槽末端的切线必须水平；b入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；c选质量较大的小球作为入射小球；选质量较大的小球作为入射小球；d实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变持不变(3)探究结论探究结论寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变.基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验热点一实验原理与操作热点

12、一实验原理与操作【典例典例1】 某同学利用打点计时器和气垫导轨做某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞探究碰撞中的不变量中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图的实验，气垫导轨装置如图6甲所示，所用甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在空腔的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间

13、的摩擦而引起的误差滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验图图6(1)下面是实验的主要步骤：下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；向气垫导轨通入压缩空气；基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时

14、的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；使滑块使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块把滑块2放在气垫导轨的中间；放在气垫导轨的中间；先先_，然后，然后_，让滑块带动纸带一起运动；，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤取下纸带，重复步骤，选出较理想的纸带如图乙所示；，选出较理想的纸带如图乙所示；测得滑块测得滑块1(包括撞针包括撞针)的质量为的质量为310 g，滑块，滑块2(包括橡皮泥包括橡皮泥)的质的质量为量为205 g；试着完善实验步骤；试着完善实验步骤的内容的内容

15、基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(2)已知打点计时器每隔已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知，两滑块打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为相互作用前质量与速度的乘积之和为_kgm/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为_kgm/s(保留三位有效数字保留三位有效数字)(3)试说明试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是问中两结果不完全相等的主要原因是_.答案答案(1)接通打点计时器的电源放开滑块接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器的限

16、位孔有摩擦纸带与打点计时器的限位孔有摩擦基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验【跟踪短训跟踪短训】1气垫导轨是常用的一种实验仪器，它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挡板C和和D的气垫导轨和滑块的气垫导轨和滑块A和和B来验证动量守恒定来验证动量守恒定律，实验装置如图律，实验装置如图7所示所示(弹簧的长度忽略不计弹簧的长度忽略不计)，采用的，采

17、用的实验步骤如下：实验步骤如下：a用天平分别测出滑块用天平分别测出滑块A、B的质量的质量mA、mB；b调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；c在在A和和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡锁锁间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡锁锁定，静止放置在气垫导轨上；定，静止放置在气垫导轨上；图图7基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验d用刻度尺测出用刻度尺测出A的左端至的左端至C板的距离板的距离L1；e按下电钮放开卡锁，同时使分别记录滑块按下电钮放开卡锁，同时使分别记录滑块A、B运动时间运动时间的计时器开始工作当的计时器开始工作当A、B滑块

18、分别碰撞滑块分别碰撞C、D挡板时停止挡板时停止计时，记下计时，记下A、B分别到达分别到达C、D的运动时间的运动时间t1和和t2.(1)实验中还应测量的物理量是实验中还应测量的物理量是_.(2)利用上述测量的物理量，验证动量守恒定律的表达式是利用上述测量的物理量，验证动量守恒定律的表达式是_(3)利用上述物理量写出被压缩弹簧的弹性势能大小的表达利用上述物理量写出被压缩弹簧的弹性势能大小的表达式为式为_基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创

19、新实验拓展创新实验热点二实验数据处理热点二实验数据处理【典例典例2】 如图如图8，用，用“碰撞实验器碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，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即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系图图8基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量是，可以通过仅测量_(填选项前的符号填选项前的符号)，间接地解，间接地解决这个问题决这个问题A小球开始释放高度小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度小

20、球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程小球做平抛运动的射程(2)图图8中中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，先让入射球先让入射球m1多次从斜轨上多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落位置静止释放，找到其平均落地点的位置地点的位置P，测量平抛射程，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球然后，把被碰小球m2静置静置于轨道的水平部分，再将入射球于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上从斜轨上S位置静止释位置静止释放，与小球放，与小球m2相碰，并多次重复相碰，并多次重复基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验接下来要完

21、成的必要步骤是接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球测量小球m1开始释放高度开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度测量抛出点距地面的高度HD分别找到分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程测量平抛射程OM、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用用(2)中测量的量表示中测量的量表示)(4)经测定，经测定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地点的平均位置，小球落地点的平均位置距距O点的距离如图点的距离

22、如图9所示碰撞前、后所示碰撞前、后m1的动量分别为的动量分别为p1与与p1，则，则p1 p1_ 11；若碰撞结束时；若碰撞结束时m2的动量为的动量为p2，则，则p1 p211 _基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验图图9基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验(2)本实验要验证的是本实验要验证的是m1OMm2ONm1OP，因此要测量，因此要测量两个小球的质量两个小球的质量m1和和m2以及它们的水平射程以及它们的水平射程OM和和ON，而，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，要确定水平射程，应先分别确定两个小球落

23、地的平均落点，没有必要测量小球没有必要测量小球m1开始释放的高度开始释放的高度h和抛出点距地面的高和抛出点距地面的高度度H.故应完成的步骤是故应完成的步骤是ADE.基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验答案答案(1)C(2)ADE(3)m1OMm2ONm1OP(4)142.91.01基本实验要求基本实验要求实验热点聚焦实验热点聚焦拓展创新实验拓展创新实验【跟踪短训跟踪短训】2某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动他设计的装置如图合成一体，继续做匀速直线