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实验十二验证动量守恒定律第十三章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核考纲解读会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小.验证在系统不受外力的作用下，系统内物体相互作用时总动量守恒.知识梳理考点一考点二知识梳理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′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等.2.实验器材斜槽、小球(两个)、、直尺、复写纸、白纸、圆规等.天平【基本实验要求】答案知识梳理3.实验步骤(1)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)按照实验原理图甲安装实验装置.调整、固定斜槽使斜槽底端水平.(3)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)不放被撞小球，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小球所有的落点都圈在里面.圆心P就是小球落点的平均位置.甲知识梳理(5)把被撞小球放在斜槽末端，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)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，看在误差允许的范围内是否成立.(7)整理好实验器材放回原处.(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒.m1𝑂𝑃＝m1𝑂𝑀＋m2𝑂𝑁答案知识梳理1.数据处理验证表达式：m1·𝑂𝑃＝m1·𝑂𝑀＋m2·𝑂𝑁2.注意事项(1)斜槽末端的切线必须；(2)入射小球每次都必须从斜槽高度由释放；(3)选质量较的小球作为入射小球；(4)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.水平同一静止【规律方法总结】返回答案大考点一实验原理与实验操作1.某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验.先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末水平段的最右端上，让a球仍从固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次.(1)本实验必须测量的物理量有.A.斜槽轨道末端距水平地面的高度HB.小球a、b的质量ma、mbC.小球a、b的半径rD.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE.记录纸上O点到A、B、C各点的距离𝑂𝐴、𝑂𝐵、𝑂𝐶F.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差hBEma·𝑂𝐵＝ma·𝑂𝐴＋mb·𝑂𝐶解析答案213考点一实验原理与实验操作(2)放上被碰小球b，两球(mamb)相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的点和点.(3)某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是看和在误差允许范围内是否相等.解析(2)两球碰撞后，a球在水平方向上的分速度较小，下落时间相同时，落地时的水平位移也较小，所以小球a、b的落地点依次是图中水平面上的A点和C点.(3)根据(1)的分析，判断两球碰撞过程中的动量是否守恒的依据是看ma·𝑂𝐵和ma·𝑂𝐴＋mb·𝑂𝐶在误差允许范围内是否相等.ACma·𝑂𝐵ma·𝑂𝐴＋mb·𝑂𝐶解析答案213考点一实验原理与实验操作2.(多选)如图在利用悬线悬挂等大小球进行验证动量守恒定律的实验中，下列说法正确的是()A.悬挂两球的线长度要适当，且等长B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C.两小球必须都是刚性球，且质量相同D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动解析两线等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A正确；由于计算碰撞前速度时用到了mgh＝12mv2－0，即初速度为0，B正确；本实验中对小球的弹性性能无要求，C错误；两球正碰后，有各种运动情况，所以D正确.ABD解析答案213考点一实验原理与实验操作3.气垫导轨是一种常用的实验仪器.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来验证动量守恒定律，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)，实验步骤如下：a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mBb.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，由电动卡锁锁定，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L1e.按下电钮放开卡锁，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.B的右端至D板的距离L2答案213考点一实验原理与实验操作a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mBb.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，有电动卡锁锁定，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L1e.按下电钮放开卡锁，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(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__________________________(写出一条即可).mAL1t1－mBL2t2＝0测量时间、距离等存在误差返回答案213考点二实验数据处理4.现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律.在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间.546考点二实验数据处理实验测得滑块A的质量m1＝0.310kg，滑块B的质量m2＝0.108kg，遮光片的宽度d＝1.00cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰.碰后光电计时器显示的时间为ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示.若实验允许的相对误差绝对值(×100%)最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程.碰撞前后总动量之差碰前总动量解析答案546考点二实验数据处理5.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A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动.他设计的装置如图甲所示.在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力.(1)(多选)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上).A为运动的起点，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(以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”).DEBC在DE段内小车运动稳定BC段既表示小车做匀速运动解析答案546考点二实验数据处理(2)(多选)已测得小车A的质量m1＝0.4kg，小车B的质量为m2＝0.2kg，则碰前两小车的总动量为kg·m/s，碰后两小车的总动量为kg·m/s.解析小车A在碰撞前的速度v0＝BC5T＝10.50×10－25×0.02m/s＝1.050m/s小车A在碰撞前的动量p0＝m1v0＝0.4×1.050kg·m/s＝0.420kg·m/s碰撞后A、B的共同速度v＝DE5T＝6.95×10－25×0.02m/s＝0.695m/s碰撞后A、B的总动量p＝(m1＋m2)v＝(0.2＋0.4)×0.695kg·m/s＝0.417kg·m/s0.4170.420解析答案546考点二实验数据处理6.某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”，其操作步骤如下A.将操作台调为水平；B.用天平测出滑块A、B的质量mA、mB；C.用细线将滑块A、B连接，滑块A、B紧靠在操作台边缘，使A、B间的弹簧处于压缩状态；D.剪断细线，滑块A、B均做平抛运动，记录A、B滑块的落地点M、N；E.用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离x1、x2；F.用刻度尺测出操作台面距地面的高度h.546考点二实验数据处理(1)上述步骤中，多余的步骤是____.(2)如果动量守恒，须满足的关系是____________(用测量量表示).解析取小球A的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛初速度分别为mA、mB，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为x1、x2，平抛运动的时间为t.需要验证的方程：0＝mAv1－mBv2又v1＝x1tv2＝x2t代入得到mAx1＝mBx2故不需要用刻度尺测出操作台面距地面的高度h.所以多余的步骤是F.返回解析答案FmAx1＝mBx2546