实验探究：验证动量守恒定律分析

实验探究：验证动量守恒定律1.基础知识2.典例剖析3.跟踪训练选修3-5动量守恒波粒二相性原子结构与原子核一、基础知识1.基础知识1．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p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．2．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．3．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(①改变滑块的质量．②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．(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝Δx/Δt算出速度．(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．方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示)(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．(7)结束：整理好实验器材放回原处.4.数据处理5.注意事项二、典例剖析2.典例剖析转解析转原题注意事项

规律方法①用气垫导轨实验时，要利用水平仪确定导轨水平．②用摆球实验时,两静止小球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,两条摆线在同一竖直面内.③用长木板实验时,应平衡长木板与滑块间的摩擦力.④利用斜槽小球碰撞应注意:A.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；C.选质量较大的小球作为入射小球；D.实验中实验桌、斜槽、记录的白纸位置始终保持不变.转解析转原题三、跟踪训练3.跟踪训练【备选】

某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,气垫导轨装置如图甲所示,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的摩擦而引起的误差．点击右框内容放大(2)已知打点计时器每隔0.02s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____________kg·m/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为________kg·m/s(保留三位有效数字)．(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是:_________________________________.0.6200.618(1)分清纸带上所打的点的意思不同.哪段反映滑块碰前匀速运动过程?哪段反映碰撞过程?哪段反映碰后滑块的运动过程?再根据公式计算滑块的对应速度。审题析疑(2)由于纸带与打点计时器的限位孔有摩擦,使滑块在滑动过程中速度减小.从而总动量比碰前减小.纸带与打点计时器的限位孔有摩擦

转解析加速启动碰前匀速状态碰后匀速状态转原题【备选】

如图，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．(1)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________(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C小球离开轨道后做平抛运动的高度都相同,下落时间也相同.则v＝H/t可用平抛运动的水平射程来表示.本实验要验证的是m1·OM＋m2·ON＝m1·OP，因此只要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程OM和ON.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

.审题析疑(2)图中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________．(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．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

ADE(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：_________________________(用(2)中测量的量表示)．m1·OM＋m2·ON＝m1·OP

(4)经测定，m1＝45.0

g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如下图所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′,则p1′∶p2′＝11∶________.审题析疑142.91.01转解析转原题【备选】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，各小球的落地点如图

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·ONE．要验证的表达式是m1(OP－2r)＝m1(OM－2r