2013届高三物理一轮复习课件(粤教版)：第6章 第2节 实验：验证动量守恒定律

第2节实验：验证动量守恒定律【例1】在“验证动量守恒定律”的实验中，为了使实验得到较好的效果：(1)在调整实验装置时，应注意调整轨道末端___________；这是为了_______________________．(2)在做实验时，比较斜槽轨道上较低位置和较高位置，应选择_______释放小球，理由是___________________．基本实验过程图625(3)如碰撞小球的半径为r1，质量为m2，实验记录下小球的落点为M、P、N，如图625所示，则本实验验证动量守恒的根据是看__________________________．【解析】(1)切线沿水平方向；保证入射小球和被碰小球在碰后都能做平抛运动．(2)较高位置；因为入射球在碰撞前可获得较大的速度，和被碰球之间的相互作用时间可以缩短，增大它们之间的相互作用力，球所受的阻力可忽略不计．(3)m1OM+m2ON是否与m1OP相等．【点评】验证动量守恒定律是力学的重要实验，在高考中占有重要地位．1．对实验的要求不明确．2．不能准确确定小球的起点与落点．3．不理解实验原理导致对所需测量的物理量不清楚．【例2】某同学用图626(甲)所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上垂直投影点.B球落点痕迹如图(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．图626(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm.(2)在以下选项中，哪些不是本次实验必须进行的测量？答________(填选项号)．A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离；B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离；C．测量A球与B球的直径；D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比)；E．测量G点相对于水平槽面的高度．【错解一】(1)64.47.【错解二】(1)随便找一个落点来测量．【错解三】(2)ABCD【错解原因】错解一在于没有仔细观察刻度尺的刻度，该刻度尺为厘米刻度尺，故其最小分度为cm，应估读到0.1cm位．错解二是因为不明白如何取平均值．错解三为典型错误，原教材小球B放在小支柱上时的正上方，故需要测量A、B球的直径，而本题B放在斜槽的末端，其平抛起点即为O点，则不必测量小球的直径，此错误的根本原因在于不明确我们需要测量的是A、B平抛的水平位移，故其平抛的抛出点的正下方即为水平位移的起点．【正解】(1)A球与B球碰后都做平抛运动，高度相同，在空中运动时间都相同，水平射程与其速度成正比．水平射程是落点到O点的水平距离，而落点是将10个痕迹点用尽量小的圆圈起来，其圆心即为落点．从尺上读数就可读出64.2cm～65.2cm.(2)此实验使用平抛运动的实验装置，两小球抛出点相同，都从R处抛出，故不用测量两小球的直径．CE选项不选．【答案】(1)64.2～65.2(2)ABD【纠错心得】①用作圆法找出平均落点后再读数；②本实验装置没有小支柱，两小球做平抛运动的起点相同．【例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的前端黏有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并黏在一起，继续做匀速运动，设计如图627(甲)所示，在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．题型验证动量守恒定律实验的迁移运用图627(1)若已得到打点纸带如图(乙)所示，并测得各计数点间的距离在图上标出A为运动起始的点，则应选__________段来计算A碰前的速度，应选__________段来计算A和B碰后的共同速度．(2)已测得小车A的质量mA=0.40kg，小车B的质量mB=0.20kg，则由以上结果可得碰前总动量=___________kg•m/s，碰后总动量=_________kg•m/s.得到的结论是______________________________．(计算结果保留三位有效数字)【切入点】通过纸带和文字叙述进行判断，速度大时点之间距离大．要知道平均速度的求法．【解析】①因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B黏合在一起，其共同速度比A原来的速度小．所以应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A的碰前速度，点间距小的DE段计算A和B碰后的共同速度．2210.510m/s1.05m/s0.0256.95100.695m/s0.0250.401.05kgm/s0.420kgm/s0.400.200.695kgmAAABAAABAAABvvvpmvpmmv②由图可知，碰前的速度和碰后的共同速度分别为故碰撞前后的总动量分别为：/s0.417kgm/s，在误差允许的范围内系统动量守恒．【思维拓展】本题说明了另外一种验证动量守恒定律的例子，值得注意其方法，下题还列举了用摆球做实验验证动量守恒的实例．对于相关的实验，在解析过程中要从实验原理出发进行研究，不能对实验器材和实验步骤进行死记硬背．跟踪训练1用如图628所示的装置验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的水平面上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前张直，且与竖直线的夹角为α；A释放后摆动到最低点时恰好与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录了多个B球的落点．图中s是B球平均落点到平台边缘的水平距离．1____________________()2_____________________________________________.ABABABppABpp为了验证两球碰撞过程动量守恒，应测量、___、、、、、等物理量用字母表示．用测得的物理量表示碰撞前球、球的动量：，，碰撞后球、球的动量：，图628LHsmAmB02(1cos)AmgL2(1cos)AmgL2Bgmsl21.1(1cos)2AAAABBABAABAAAmvmvmvmmvvvABmvmgLAL要验证动量守恒定律需要测量的物理量有：两个小球的质量、，碰撞前后的速度、、对于小球，从某一固定位置摆动到最低点与小球碰撞时的速度可以由机械能守恒定律算出，，由此可以看出需要测出从悬点到小球的球心间的距离和摆线与竖直方向【析】的夹角解，221(1cos)212..22(1cos)02(1cos).2AAABBAABAABBAmvmgLBHgtsvtgvssHHpmgLppgmgLpmsH碰撞后，小球继续摆动并推动轻杆，一起运动，碰后的速度也可以由机械能守恒定律算出，由计算式：可以看出，需要测出，对于小球，碰撞后做平抛运动，由平抛知识和得由此可以看出需要测量、根据上面求出，，，