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第3节实验：验证动量守恒定律考点1：实验原理的考查【例1】某同学设计了一个用打点计时器做“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1331甲所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力．图1331(1)若已得到打点纸带如图1331乙所示，并测得各计数点间距(标在图上)．A为运动起点，则应该选择________段来计算A碰前的速度，应选择________段来计算A和B碰后的共同速度．(以上空格选填“AB”“BC”“CD”“DE”)．(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m1v0=______________kg•m/s；碰后(m1+m2)v共=__________kg•m/s(保留三位有效数字)．由此得出结论_________________________________．切入点：分析运动参量的变化，结合原理深入剖析．【解析】(1)分析纸带上的点迹可以看出，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度，故BC段能准确地描述小车A碰前的运动情况，应当选择BC段计算小车A碰前的速度，而DE内小车运动稳定，故应选择DE段计算碰后A和B的共同速度．200210.50102150.025m/s1.050m/s0.401.050kgm/s0.420kgm/s6.9510150.025m/s0.695m/sABCAvfAmvDEABvf共小车碰撞前的速度小车在碰撞前：碰后和的共同速度答案：BCDE0.4200.417在误差许可的范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的点评：本实验的难点是速度的计算，计算时要注意单位和有效数字．数据验证完毕要注意对数据评估分析，找到误差形成的原因．120.200.400.695kgm/s0.417kgm/sABmmvmv共碰撞后和：结论：在误差许可的范围内，碰撞中的矢量和是守恒的．考点2：实验数据的处理【例2】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的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不变量，实验装置如图1332所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：图1332a．用天平分别测出滑块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，静止地放置在气垫导轨上．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，同时使分别记录滑块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挡板时停止计时，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，得出关系式________________________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，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__________________________________________________________________________________.(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式．切入点：结合实验原理，分析记录的数据．【解析】(1)要测量B的速度必须要先测出B的位移和该位移所用时间，故还应测量的物理量为B的右端至D板的距离L2.121220.ABmvLLmmtt因为碰撞之前两物体都静止即总动量为零，所以要得出守恒的量是的矢量和，需得到关系式给验证带来误差的原因有测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差．21p2122223121.2ABABLEmtLmt根据能量守恒定律，、两物体运动的动能来源于静止时候压缩弹簧的弹性势能，故根据动能的总和可求弹簧的弹性势能，即答案：(1)B的右端至D板的距离L2(2)有测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差(3)见解析考点3：实验误差的来源分析【例3】在“验证动量守恒定律”实验中，产生误差的主要原因有()A．碰撞前、后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的方向不是绝对沿水平方向B．小球在空中飞行时受到空气阻力C．通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差D．测量长度时有误差【解析】若入射小球和被碰小球的运动方向不是绝对沿水平方向，就不能保证它们做平抛运动，给实验带来很大误差．小球在空中飞行时受空气阻力大小与速度大小有关，速度越大阻力越大，因而落地点到抛出点的水平距离会有系统误差．落点的确定及长度的测量会存在偶然误差．答案：ABD点评：本实验误差的来源分析：1.应多次进行碰撞，两球的落地点均要通过取平均位置来确定，以减小偶然误差．2．在实验过程中，使斜槽末端切线水平和两球发生正碰，否则两小球在碰后难以做平抛运动．3．适当选择挡球板的位置，使入射小球的释放点稍高，以获得较大的入射速度．4．实验过程中白纸位置发生移动，导致在白纸上的落点位置发生较大变化，也会给测量带来误差．