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1、實 驗 十 六 驗 證 動 量 守 恒 定 律 實 驗 準 備 實 驗 目 的(1)驗證一維碰撞中的動量守恒定律(2)探究一維彈性碰撞的特點 實 驗 器 材_、大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個、重錘線、白紙、_、天平、刻度尺、_、鉛筆等 實 驗 原 理在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量 m1、m2 和碰撞前后物體的速度 v、v2 和 v1、v2，算出碰撞前的動量 pm1v1m2v2及碰撞后的動量 pm1v1m2v2，即可驗證碰撞前后動量是否守恒斜槽復寫紙圓規(guī) 實 驗 過 程實 驗 步 驟水平高度(1)先用天平測出小鋼球的質(zhì)量 m1、m2.(2)按要求安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使斜槽的末端切線_，
2、把被碰小球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)實驗裝置使兩小球碰撞時處于同一_，確保碰撞后的速度方向水平復寫紙(3)在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放_(4)在白紙上記下重錘線所指的位置 O，它表示入射小球 m 1碰撞前球心的豎直投影位置水平 (5)先不放_，讓入射小球從斜槽上_處滾下，重復 10 次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射小球不碰撞時的落地點平均位置 P.(6)把_放在小支柱上，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復 10 次，同理求出入射小球落點的平均位置 M 和被碰小球落點的平均位置 N.被碰小球同一高度被碰小球 (7)過 O、N 在紙上作一直線，取 OO2
3、r，O就是被碰小球碰撞時球心的豎直投影位置(如圖 S16-1 所示)圖S16-1(8)用刻度尺測出線段 OM、OP、ON 的長度，把兩小球的質(zhì)量和相應的水平位移數(shù)值代入_，看等式是否成立m 1OPm1OMm2ON(9)整理實驗器材放回原處 實 驗 分 析 注 意 事 項(1)前提條件：碰撞的兩小球應保證“水平”和“正碰”(2)斜槽末端必須水平；入射小球每次都必須從斜槽上同一高度靜止?jié)L下；白紙鋪好后不能移動；入射小球的質(zhì)量應大于被碰小球的質(zhì)量，即 m1m2，且 r1r2r.誤 差 分 析(1)系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即碰撞是否為一維碰撞(2)偶然誤差：主要來源于質(zhì)量 m 和平拋
4、的水平距離的測量 【 基 礎 檢 測 】如圖 S16-2 所示為實驗室驗證動量守恒定律的實驗裝置示意圖圖S16-2(1)若入射小球質(zhì)量為 m 1、半徑為 r1，被碰小球質(zhì)量為 m2、半徑為 r2，則( )Am1m2，r1r2 Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2 (2)(多選)為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是( )A刻度尺C天平B游標卡尺D秒表(3)設入射小球的質(zhì)量為 m1，被碰小球的質(zhì)量為 m2，P 為碰撞前入射小球落點的平均位置，若關系式_(用m 1、m2 及圖中字母表示)成立，則表示碰撞中動量守恒答 案 ： (1)C (2)AC (3)m1OPm1O
5、Mm2ON 考 點 實 驗 操 作 和 原 理 的 考 查 重 點 歸 納(1)實驗?？嫉牟僮髡{(diào)節(jié)斜槽末端水平：把一小球放在斜槽末端，若小球不滾動，則已經(jīng)水平入射小球每次都要從同一高度由靜止釋放，保證碰撞前的速度不變小球平均落點的確定：用一個最小的圓把小球的所有落點圈在一起，這個圓的圓心就是小球的平均落點 (2)實驗原理質(zhì)量分別為 m1 和 m2 的兩小球發(fā)生正碰，碰前 m1 運動，m2 靜止，根據(jù)動量守恒定律應有m1v1m1v1m2v2.各小球在同一高度做平拋運動，運動時間相等，則動量守恒時有m1OPm1OMm2ON.(如圖 S16-3 所示)圖S16-3 典 例 剖 析例 題 ：如圖 S1
6、6-4 所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系圖S16-4(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的但是，可以通過僅測量_，間接地解決這個問題A小球開始時的釋放高度 hB小球拋出點距地面的高度 HC小球做平拋運動的射程 (2)圖中 O 點是小球拋出點在地面上的垂直投影實驗時，先讓入射球 m1 多次從斜軌上 S 位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置 P，測量平拋射程 OP.然后，把被碰小球 m2 靜置于軌道的水平部分，再將入射球 m1 從斜軌上 S 位置靜止釋放，與小球 m2 相碰，并多次重復接下來要完成的必要步驟是_A用天平測量兩個小
7、球的質(zhì)量 m1、m2B測量小球 m1 開始時的釋放高度 hC測量拋出點距地面的高度 HD分別找到 m 1、m2 相碰后平均落地點的位置 M、NE測量平拋射程 OM、ON (3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為_；若碰撞是彈性碰撞，那么還應滿足的表達式為_用(2)中測量的量表示(4)經(jīng)測定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點的平均位置距 O 點的距離如圖 S16-5 所示碰撞前后 m1 的動量分別為p 1 與 p1，則 p1 p1_ 11；若碰撞結(jié)束時 m2 的動量為 p2，則 p1 p211 _.實驗結(jié)果表明，碰撞前、后總動量的比值p1p1p2為_ 圖S16-5(5)有同學
8、認為，在上述實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的射程增大請你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球 m2 平拋運動射程 ON 的最大值為_cm . 解 析 ： (1)在落地高度不變的情況下，水平位移就能反映平拋初速度的大小，所以僅測量小球做平拋運動的射程就能間接測量速度(2)測量平均落點的位置，找到平拋的水平位移，因此步驟中D、E是必須的，而且D 先E后，至于用天平測質(zhì)量先后均可 答 案 ： (1)C (2)ADE(3)m1OMm2ONm1OPm1OM2m2ON2m1OP2 (4)14 2.9 1.01(5)76.80 【 考 點 練 透 】(2014 年全
9、國新課標卷)現(xiàn)利用如圖 S16-6 所示的裝置驗證動量守恒定律在圖中，氣墊導軌上有 A、B 兩個滑塊，滑塊 A 右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊 B 左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間圖S16-6 實驗測得滑塊 A 的質(zhì)量 m10.310 kg，滑塊 B 的質(zhì)量 m20.108 kg，遮光片的寬度 d1.00 cm；打點計時器所用交流電的頻率 f50.0 Hz.將光電門固定在滑塊 B 的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A 一向右的初速度，使它與 B 相碰碰后光電計時器顯示的時間為tB3.500 m s，碰撞前后打出的紙帶如圖 S16-7 所示圖S16-7
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