实验七 验证动量守恒定律
第六章实验七 验证动量守恒定律
第六章
动量
【答案】 DAE
(1)C
(2)ADE或DEA或
(3)m1· OM＋m2· ON＝m1· OP m1· 2＋m2· 2＝m1· 2 OM ON OP 2.9 1(1～1.01均可) (4)14
(5)76.8
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知能优化演练
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2．O、P、M、N各点定位不准确，测 量和作图有偏差．
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注意事项 1．本实验中两个小球质量不同，一定 是质量大的作入射球，质量小的作被 碰球，如果用质量小的与质量大的相 碰,则质量小的球可能被反弹,这样就不 能准确测定入射小球碰后的速度．
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2．该实验要确保斜槽末端水平．检验 是否水平的方法是：将小球轻轻放在 斜槽末端的水平部分的任一位置，若 小球均能保持静止，则表明斜槽末端 已水平． 3．保证入射小球每次必须从同一高度 由静止滚下，且尽可能的让小球的释
(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)；若碰撞是弹性碰撞，那么 还应满足的表达式为 ________________ (用(3)中测量的量表示)．
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(4)经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g ， 小球落地点的平均位置距O点的距离 如图6－4－5所示．碰撞前、后m1的 动量分别为p1与p′1，则p1∶p′1＝ ________∶11；若碰撞结束时m2的 动量为p′2，则p′1∶ p′2＝
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实验七
验证动量守恒定律
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知识要点归纳
实验七 验证动量守恒定律
图2
3．在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸， ．在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸， 当小球落在复写纸上时， 便在白纸上留下了小球落 当小球落在复写纸上时， 地的痕迹． 地的痕迹． 4．在白纸上记下重垂线所指的位置 O. ． 5．先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上 ．先不放上被碰小球， 同一高度滚下， 同一高度滚下，重复 10 次．用尽可能小的圆把所 有小球落点圈在里面， 圆心 P 就是小球落点的平均 有小球落点圈在里面， 位置． 位置． 6．把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射 ．把被碰小球放在斜槽前端边缘处， 小球从原来的高度滚下，使它们发生碰撞． 小球从原来的高度滚下，使它们发生碰撞．重复实 验 10 次，用同样的方法标出碰撞后入射小球落点 的平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置 N.
创新实验 【例 3】 为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小 】 球的碰撞是否为弹性碰撞， 球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体 积相同、质量不相等的小球， 积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如 下实验： 下实验： 用天平测出两个小球的质量(分别为 ①用天平测出两个小球的质量 分别为 m1 和 m2， 且 m1>m2)． ． 所示的那样， ②按照如图 5 所示的那样， 安装好实验装置． 安装好实验装置．将斜槽 AB 固定在桌边，使槽的 固定在桌边， 末端处的切线水平， 末端处的切线水平，将一 连接在斜槽末端． 斜面 BC 连接在斜槽末端．
【注意事项】 注意事项】 1．本实验中两个小球质量不同，一定是质量 ．本实验中两个小球质量不同， 大的作入射球，质量小的作被碰球， 大的作入射球，质量小的作被碰球，如果用质量小 的与质量大的相碰，则质量小的球可能反弹， 的与质量大的相碰，则质量小的球可能反弹，这样 就不能准确测定入射小球碰后的速度． 就不能准确测定入射小球碰后的速度． 2．该实验要确保斜槽末端水平．检验是否水 ．该实验要确保斜槽末端水平． 平的方法是： 平的方法是：将小球轻轻放在斜槽末端的水平部分 的任一位置，若小球均能保持静止， 的任一位置，若小球均能保持静止，则表明斜槽末 端已水平． 端已水平． 3．保证入射小球每次必须从同一高度由静止 ． 滚下，且尽可能的让小球的释放点高些． 滚下，且尽可能的让小球的释放点高些． 4．实验过程中，实验桌、斜槽及白纸的位置 ．实验过程中，实验桌、 始终不变． 始终不变． 5．在计算时一定要注意 m1、m2 和 OP、OM、 ． 、 、 ON代入公式就可验证动 球碰撞前后飞出的水平距离， 量守恒定律． 量守恒定律． 即 m1OP＝m1OM＋m2ON，式中 OP、OM 和 ＝ ＋ ， 、 ON 的意义如图 1 所示． 所示．
实验：验证动量守恒定律
实验：验证动量守恒定律 Revised by BETTY on December 25,2020实验七验证动量守恒定律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)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规、重垂线.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)按照如图1甲所示安装实验装置.调整、固定斜槽使斜槽底端水平.图1(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. (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.如图乙所示.(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m1·OP ＝m1·OM＋m2·ON，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.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水平；(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；(3)选质量较大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.命题点一教材原型实验例1如图2所示，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.图2(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量(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(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(3)经测定，m1＝ g，m2＝ g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图3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∶ .实验结果说明，碰撞前后总动量的比值p1p 1′＋p2′＝ .图3(4)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大.请你用(3)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm.答案(1)C (2)ADE (3)14 (4)解析(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v＝xt.而由H＝12gt2知，每次竖直高度相等，所以平抛时间相等，即m1OPt＝m1OMt＋m2ONt，则可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.故只需测射程，因而选C.(2)由表达式知：在OP已知时，需测量m1、m2、OM和ON，故必要步骤有A、D、E.(3)p 1＝m 1·OP t ，p 1′＝m 1·OM t联立可得p 1∶p 1′＝OP ∶OM ＝∶＝14∶11，p 2′＝m 2·ONt则p 1′∶p 2′＝(m 1·OM t )∶(m 2·ONt)＝11∶ 故p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OPm 1·OM ＋m 2·ON≈(4)其他条件不变，使ON 最大，则m 1、m 2发生弹性碰撞，则其动量和能量均守恒，可得v 2＝2m 1v 0m 1＋m 2而v 2＝ON t ，v 0＝OP t故ON ＝2m 1m 1＋m 2·OP ＝错误!× cm≈ cm.变式1 在“验证动量守恒定律”的实验中，已有的实验器材有：斜槽轨道、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、圆规.实验装置及实验中小球运动轨迹及落点的情况简图如图4所示.图4试根据实验要求完成下列填空： (1)实验前，轨道的调节应注意 .(2)实验中重复多次让a 球从斜槽上释放，应特别注意 . (3)实验中还缺少的测量器材有 . (4)实验中需要测量的物理量是 . (5)若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式 成立.答案 (1)槽的末端的切线是水平的 (2)让a 球从同一高处静止释放滚下 (3)天平、刻度尺 (4)a 球的质量m a 和b 球的质量m b ，线段OP 、OM 和ON 的长度 (5)m a ·OP ＝m a ·OM ＋m b ·ON解析(1)由于要保证两球发生弹性碰撞后做平抛运动，即初速度沿水平方向，所以必需保证槽的末端的切线是水平的.(2)由于实验要重复进行多次以确定同一个弹性碰撞后两小球的落点的确切位置，所以每次碰撞前入射球a的速度必须相同，根据mgh＝12mv2可得v＝2gh，所以每次必须让a球从同一高处静止释放滚下.(3)要验证m a v0＝m a v1＋m b v2，由于碰撞前后入射球和被碰球从同一高度同时做平抛运动的时间相同，故可验证m a v0t＝m a v1t＋m b v2t，而v0t＝OP，v1t＝OM，v2t＝ON，故只需验证m a·OP＝m a·OM＋m b·ON，所以要测量a球的质量m a和b球的质量m b，故需要天平；要测量两球平抛时水平方向的位移即线段OP、OM和ON的长度，故需要刻度尺.(4)由(3)的解析可知实验中需测量的物理量是a球的质量m a和b球的质量m b，线段OP、OM和ON的长度.(5)由(3)的解析可知若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式m a·OP＝m a·OM＋mb·ON.命题点二实验方案创新创新方案1：利用气垫导轨1.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、胶布、撞针、橡皮泥等.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两滑块的质量.(2)安装：按图5安装并调好实验装置.图5(3)实验：接通电源，利用光电计时器测出两滑块在各种情况下碰撞前、后的速度(例如：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.例2(2014·新课标全国卷Ⅱ·35(2))现利用图6(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.图6实验测得滑块A 的质量m 1＝ kg ，滑块B 的质量m 2＝ kg ，遮光片的宽度d ＝ cm ；打点计时器所用交流电的频率f ＝ Hz.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Δt B ＝ ms ，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(⎪⎪⎪⎪⎪⎪碰撞前后总动量之差碰前总动量×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. 答案 见解析解析 按定义，滑块运动的瞬时速度大小v 为v ＝ΔsΔt①式中Δs 为滑块在很短时间Δt 内走过的路程 设纸带上相邻两点的时间间隔为Δt A ，则 Δt A ＝1f＝ s②Δt A 可视为很短.设滑块A 在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v 0、v 1. 将②式和图给实验数据代入①式可得v 0＝ m/s③ v 1＝ m/s④设滑块B 在碰撞后的速度大小为v 2，由①式有v 2＝d Δt B⑤ 代入题给实验数据得v 2≈ m/s⑥设两滑块在碰撞前、后的动量分别为p 和p ′，则p ＝m 1v 0⑦p′＝m1v1＋m2v2⑧两滑块在碰撞前、后总动量相对误差的绝对值为δp ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪p－p′p×100%⑨联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，得δp≈%<5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律.创新方案2：利用等长的悬线悬挂等大的小球1.实验器材：小球两个(大小相同，质量不同)、悬线、天平、量角器等.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两小球的质量.(2)安装：如图7所示，把两个等大的小球用等长的悬线悬挂起来.图7(3)实验：一个小球静止，将另一个小球拉开一定角度释放，两小球相碰.(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.例3如图8所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱.实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高.将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上.释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外：图8(1)还需要测量的量是、和 .(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为 .(忽略小球的大小)答案(1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面离水平地面的高度H(2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h解析(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变化；根据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量m2和立柱高h、桌面离水平地面的高度H就能求出弹性球2的动量变化.(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h.创新方案3：利用光滑长木板上两车碰撞1.实验器材：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥、小木片.2.实验方法(1)测质量：用天平测出两小车的质量.(2)安装：如图9所示，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，连在小车甲的后面，在甲、乙两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.长木板下垫上小木片来平衡摩擦力.图9(3)实验：接通电源，让小车甲运动，小车乙静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两小车连接成一体运动.(4)测速度：可以测量纸带上对应的距离，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.例4某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动.然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图10所示.在小车甲后连着纸带，打点计时器的打点频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.图10(1)若已得到打点纸带如图11所示，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，则应选段计算小车甲的碰前速度，应选段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两格填“AB”“BC”“CD”或“DE”).图11(2)已测得小车甲的质量m甲＝ kg，小车乙的质量m乙＝ kg，由以上测量结果，可得碰前m甲v甲＋m乙v乙＝kg·m/s；碰后m甲v甲′＋m乙v乙′＝kg·m/s.(3)通过计算得出的结论是什么答案(1)BC DE(2) (3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.解析(1)观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度.(2)v甲＝xBCΔt＝ m/s，v′＝xDEΔt＝ m/sm甲v甲＋m乙v乙＝kg·m/s碰后m甲v甲′＋m乙v乙′＝(m甲＋m乙)v′＝×kg·m/s＝kg·m/s.(3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.。
实验七
2． 某同学用下图甲中所示装置通过半径相同的 A、 两球 B 的碰撞来验证动量守恒定律． 图中 PQ 是斜槽， 为水平槽． QR 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， 实验图中 O 点是水平槽末端 R 在记录纸上的垂直投影点． B 球落点痕迹如下图乙所示，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．
考点一 考查实验原理的理解及操作注意事项 在实验过程中一定要使实验尽可能符合动量守恒的条件， 即系统受到的合外力为零或某一方向系统受到的合外力等于 零．我们常采用气垫导轨来减小摩擦阻力，达到好的实验效 果．若用小球的碰撞实验验证动量守恒，则要保证小球的碰撞 是对心碰撞，并且让主碰球的质量大于被碰球的质量，这样做 可提高实验的可操作性．
(1)图中的 s 应该是 B 球处位置到__________________的水 平距离． (2) 为 了 验 证 两 球 碰 撞 过 程 中 动 量 守 恒 ， 需 要 测 ________________等物理量． (3)用测得的物理量表示碰撞前后 A 球和 B 球的动量依次 为 pA ＝ ________________ ， pB ＝ ____________ ， p′A ＝ ______________，p′B＝__________________.
答案 (1)用尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面， 其 圆 心 就 是 小 球 落 点 的 平 均 位 置 17.5 cm (2)B A (3)mA· OQ＝mA· OP＋mB· OR (4)mA· 2＋mB· 2 OP OR
实验：验证动量守恒定律
题型
验证动量守恒定律实验的迁移运用
【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 (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．
③选质量较大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。
3．探究结论
寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。 七、误差分析 1．系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求，即：
(1)碰撞是否为一维碰撞。
(2)实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平， 两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。 2．偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量。
仪确保导轨水平。
(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水线上， 且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖 直面内。
(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用 以平衡摩擦力。 (4)若利用斜槽小球碰撞应注意： ①斜槽末端的切线必须水平；
②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；
四、实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (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：利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰 撞验 (1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。 (2)安装：把两个大小相等的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。
实验七 验证动量守恒定律
定律。
(4)两滑块作用前后总动量不完全相等的主要原因是
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方案二:利用等长摆球完成一维碰撞实验 [实验器材] 带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、刻度尺、坐标纸、胶布等。 [实验步骤] 1.测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2。 2.安装:把两个大小相同的小球用等长细线悬挂起来。 3.实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰。
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(1)在安装实验器材时斜槽的末端应
。
(2)小球a、b质量ma、mb的大小关系应满足ma
mb,两球的半径应满足
ra
rb。(填“>”“<”或“=”)
(3)已知B点为碰前小球a落点的平均位置,则小球a、b碰后落点的平均位置依
次是图中的
点和
点。
(4)在本实验中,验证动量守恒的表达式是下列选项中的
(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
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量
(填选项前的序号),间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平射程
(2)图甲中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a多次
从斜轨上同一位置静止释放+m2·OC,只要测得小球做平抛运动的水平射程,即可替代速度。
(2)碰撞完毕后,就要测数据验证了,由(1)知道可以通过测量它们的水平射程
就可以替代不容易测量的速度。再用天平称出两小球的质量m1、m2。
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(3)两球相碰前后的动量守恒的表达式见(1),弹性碰撞没有机械能损失,所以 还应满足机械能守恒,则应满足m1·OB2=m1·OA2+m2·OC2。 (4)将数据代入(3),因为存在实验误差,所以最后等式两边不会严格相等,所以 在误差允许范围内,碰撞前、后的总动量不变。
第六章 实验七验证动量守恒定律
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解析 (1)小球离开轨道后应做平抛运动，所以在安装实验器材时斜槽的末端必须保 持水平，才能使小球做平抛运动。 (2)为防止在碰撞过程中入射小球被反弹，入射小球a的质量ma应该大于被碰小球b的 质量mb。为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径应相等。 (3)由题图甲所示装置可知，小球a和小球b相碰后，根据动量守恒和能量守恒可知小 球b的速度大于小球a的速度。由此可判断碰后小球a、b的落点位置分别为A、C点。 (4)小球下落高度一样，所以在空中的运动时间 t 相等，若碰撞过程满足动量守恒， 则应有 mav0＝mava＋mbvb，两边同乘以时间 t 可得 mav0t＝mavat＋mbvbt，即有 maO——B— ＝maO——A—＋mbO——C—，故选项 B 正确。 答案 (1)保持水平 (2)> ＝ (3)A C (4)B
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注意事项 (1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 (2)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。 (3)若利用摆球进行实验，两小球静放时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，两条摆线应在同一竖直平面内。 (4)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一个小木片以平衡摩擦力。 (5)若利用斜槽进行实验，入射球质量m1要大于被碰球质量m2，即m1>m2，防止碰 后m1被反弹，且两球半径r1＝r2＝r。
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【变式训练1】 某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在 小车A的前端粘有橡皮泥，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，如图7所示。在小车A的后面连着纸带，电磁打点 计时器的频率为50 Hz。
实验7验证动量守恒定律
高频考点例析
【答案】 (1)c→b→d→a 答案】 (2)天平 滑块 、B的质量 A、mB 的质量m 天平 滑块A、 的质量
L1 L2 (3)mA ＝mB t1 t2
(4)只与 、B中的某一个粘连好， 只与A、 中的某一个粘连好 中的某一个粘连好， 只与 这样把弹簧的质量考虑进去， 这样把弹簧的质量考虑进去，会减小系 统误差．不能与A、 都粘连 否则A、 都粘连， 统误差．不能与 、B都粘连，否则 、 B可能碰不到 、D，计时误差较大 答 可能碰不到C、 ，计时误差较大(答 可能碰不到 案是开放的，只要合理即可) 案是开放的，只要合理即可
基础知识梳理
5．先不放被碰小球，让入射球从 ．先不放被碰小球， 斜槽上同一高度处滚下，重复10次 斜槽上同一高度处滚下，重复 次， 用圆规画尽可能小的圆把所有的小球 落点圈在里面， 落点圈在里面，圆心就是入射球不碰 时的落地点P. 时的落地点 6．把被碰小球放在斜槽前端边缘 ． 处，让入射小球从同一高度滚下，使 让入射小球从同一高度滚下， 它发生正碰，重复10次，仿步骤(5)求 它发生正碰，重复 次 仿步骤 求 出入射小球落地点的平均位置M和被碰 出入射小球落地点的平均位置 和被碰 小球落地点的平均位置N. 小球落地点的平均位置
高频考点例析
(2)以平抛时间为时间单位，则平 以平抛时间为时间单位， 以平抛时间为时间单位 抛的水平距离在数值上等于平抛初速 度．设A未碰 ，平抛水平位移为sA； 未碰B，平抛水平位移为 未碰 A、B相碰后，A、B两球的水平位移分 相碰后， 、 两球的水平位移分 、 相碰后 别为s 、 ， 、 质量分别为 质量分别为m 别为 A′、sB′，A、B质量分别为 A、 则碰前A的动量可写成 的动量可写成m mB，则碰前 的动量可写成 AsA，碰 总动量为m 后A、B总动量为 AsA′＋mBsB′，要验 、 总动量为 ＋ ， 证动量是否守恒， 证动量是否守恒，即验证以上两动量 是否相等． 是否相等．所以该实验应测量的物理 量有m 量有 A、mB、sA、sA′、sB′. 、
验证动量守恒定律实验报告
验证动量守恒定律实验报告一、实验目的验证在碰撞过程中动量守恒定律的正确性。
二、实验原理在一个理想的物理系统中，如果没有外力作用，系统的总动量保持不变。
在本实验中，通过研究两个物体的碰撞前后的动量变化，来验证动量守恒定律。
对于两个相互碰撞的物体，设它们的质量分别为 m1 和 m2，碰撞前的速度分别为 v1 和 v2，碰撞后的速度分别为 v1' 和 v2'。
根据动量的定义，动量 p ＝ mv，碰撞前系统的总动量为 P ＝ m1v1 ＋ m2v2，碰撞后系统的总动量为 P' ＝ m1v1' ＋ m2v2'。
如果在实验误差允许的范围内，P ＝ P'，则验证了动量守恒定律。
三、实验器材1、气垫导轨2、光电门计时器3、两个滑块（质量分别为 m1 和 m2）4、天平5、细绳、滑轮四、实验步骤1、用天平分别测量两个滑块的质量 m1 和 m2，并记录下来。
2、将气垫导轨调至水平。
可以通过调节导轨底部的螺丝，使滑块在导轨上能保持匀速直线运动，从而判断导轨是否水平。
3、安装光电门计时器。
在气垫导轨的适当位置安装两个光电门，分别用于测量滑块碰撞前后通过光电门的时间。
4、给滑块 m1 一定的初速度，使其与静止的滑块 m2 发生碰撞。
5、记录滑块通过光电门的时间 t1、t2、t1' 和 t2'。
6、根据公式 v ＝ d ／ t（其中 d 为光电门遮光片的宽度），计算出碰撞前后滑块的速度 v1、v2、v1' 和 v2'。
7、计算碰撞前系统的总动量 P ＝ m1v1 ＋ m2v2 和碰撞后系统的总动量 P' ＝ m1v1' ＋ m2v2'。
8、重复实验多次，以减小实验误差。
五、实验数据记录及处理｜实验次数|m1（kg）｜m2（kg）｜v1（m/s）｜v2（m/s）｜v1'（m/s）｜v2'（m/s）｜P（kg·m/s）｜P'（kg·m/s）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|计算每次实验的碰撞前总动量 P 和碰撞后总动量 P'，并计算它们的差值ΔP ＝ P P'。
高考物理总复习课件第章碰撞与动量守恒实验七验证动量守恒定律
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'， 其中m1、m2为两物体的质量，v1、 v2为碰撞前两物体的速度，v1'、v2' 为碰撞后两物体的速度。
碰撞类型及特点
弹性碰撞
在碰撞过程中，系统的动能和动 量都守恒，且碰撞后两物体以相 同的速度分离。
非弹性碰撞
在碰撞过程中，系统的动量守恒 ，但部分动能转化为内能或其他 形式的能量，因此动能不守恒。
数据记录与处理
1. 计算速度
根据滑块通过光电门的时间和挡光片的宽度，可以计算出滑块的速度 。
2. 验证动量守恒定律
根据碰撞前后两个滑块的质量和速度，可以计算出它们的动量。如果 碰撞前后系统的总动量保持不变，则可以验证动量守恒定律。
3. 分析误差
分析实验数据中的误差来源，如测量误差、空气阻力等，并讨论如何 减小这些误差以提高实验的准确性。
实验结论与意义
实验结论
通过数据分析和处理，得出碰撞前后物 体动量守恒的结论，验证了动量守恒定 律的正确性。
VS
实验意义
本实验不仅加深了对动量守恒定律的理解 ，还提高了实验者的操作技能和数据处理 能力。同时，实验结果也为相关领域的科 学研究提供了有力支持。
04
动量守恒定律在生活中的应用
交通安全中的应用
05
拓展延伸：其他验证动量守恒定律的实验 方法
光电效应法验证动量守恒定律
01
实验原理
利用光电效应现象，通过测量光电子的动能和光子动量，验证动量守恒
定律。
02 03
实验步骤
首先，使用适当波长的光照射金属表面，产生光电子；然后，测量光电 子的动能和出射角度；最后，根据动量守恒定律计算并比较理论值与实 验值。
1.6实验：验证动量守恒定律
例：气垫导轨是常用的一种实验仪器。如
图所示，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)，采用的实验步骤如下：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋 钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹
射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节
打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动
时，纸带始终在水平方向；
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间； ⑥先__________，然后__________，让
• 8.将各测量值代入p=m1 OP， p′=m1 OM +m2 ON ，看碰前、碰后系统 总动量是否相等,得出结论.
小球碰撞前后三个落点的位置
某同学用如图所示的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，O点是水平槽的末
端R在记录纸上的竖直投影点.实验时先使A
号、③号位置.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.则
• (1)以上记录的①号、 ②号、③号位置分别 在 、 、 .(选填“甲”、 “乙”、“丙”)
(2)若球在甲、乙、丙处 落地痕迹如图 (甲)、 (乙)、(丙)所示，则未 碰撞的A球落下水平 射程应为 45.6 cm, 发 生碰撞的A、B球水平 射程应分别为 17.2cm、 cm. 64.7cm
• 2.将斜槽固定在桌边，使斜槽末端切线水平，
高考物理总复习 第六章 碰撞与动量守恒 高效演练创新预测 实验七 验证动量守恒定律(含解析)新人教版
验证动量守恒定律1.(2018·太原模拟)“枪支比动能e0〞是反映枪支威力的一个参数，e0=，式中E0是子弹离开枪口时的动能，S是子弹的横截面积(假设子弹是球形，如此S是过球心的截面圆面积)。
“J2136冲击摆实验器〞是物理实验中的实验器材，可以用来测量弹簧枪的比动能e0，如图甲所示，左侧是可以发射球形子弹的弹簧枪，中间立柱上悬挂小摆块，摆块一般用塑料制成，正对枪口处有一水平方向的锥形孔(使弹丸容易射入并与摆块结合为一体)。
摆块摆动的最大角θ可由刻度盘读出。
(重力加速度大小为g)(1)用游标卡尺测量子弹直径，测量结果如图乙所示，子弹的直径d=_______mm。
(2)实验开始之前，必须测量的物理量为子弹直径d以与_______和_______。
(写出物理量与其表示字母)；(3)实验步骤如下：①将冲击摆实验器放在桌上，调节底座上的调平螺丝，使底座水平；②再调节支架上端的调节螺丝，改变悬线的长度，使摆块的孔洞跟枪口正对，并且使摆块右侧与0刻度对齐；③此时用刻度尺测量出摆长L；④扣动弹簧枪扳机，打出子弹，记录下摆块的最大摆角；⑤屡次重复实验，计算出摆块最大摆角的平均值θ；⑥处理实验数据，得出实验结论。
(4)子弹的发射速度为v0=_______，弹簧枪的比动能为e0=_______。
(用量和测量量的字母表示)；(5)由于存在系统误差，使得测量值_______理论值。
(选填“大于〞“小于〞或“等于〞) 【解析】(1)主尺读数为1.0cm，游标读数为0.02×26=0.52mm，所以最终读数为10mm+0.52mm=10.52mm；(2)本实验中要确定子弹的动能，所以在实验前应先测量出子弹的质量m和摆块的质量M；(4)根据机械能守恒定律可知， (m+M)gL(1-cosθ)=(M+m)v2根据动量守恒定律可知：mv0=(M+m)v，联立解得：子弹的速度为：v0=；根据比动能的定义式可知：e0=，E0=m，截面积S=πd2，解得比动能e0=；(5)由于摆块在运动中存在空气阻力做功，因此求出的子弹的速度偏小，故测量值一定小于真实值。
高考物理总复习 作业29 实验七 验证动量守恒定律(含解析)-人教版高三全册物理试题
word 作业29 实验七 验证动量守恒定律一、选择题1．(多项选择)在利用悬线悬挂等大小球进展验证动量守恒定律的实验中，如下说法正确的答案是( )A ．悬挂两球的细绳长度要适当，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，且质量一样D ．两小球碰后可以粘合在一起共同运动解析：两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，A 正确；由于计算碰撞前速度时用到了mgh ＝12mv 2－0，即初速度为零，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．答案：ABD二、非选择题2．某同学用如图29－1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 球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置，让a 球仍从原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．图29－1(1)本实验必须测量的物理量有________．A ．斜槽轨道末端到水平地面的高度HB ．小球a 、b 的质量m a 、m bC ．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局部间的高度差h(2)根据实验要求，m a________(填“大于〞“小于〞或“等于〞)m b.(3)放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如果不是同时落地，对实验结果有没有影响？(不必做分析)________________________________________________________________________.(4)为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O 点对齐，如图29－2给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB的距离应为________cm.图29－2(5)按照本实验方法，验证动量守恒定律的表达式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.解析：(1)必须测量的物理量有两小球的质量m a、m b，各落点A、B、C到O点的距离OA、OB、OC，B、E正确．(2)为使a球碰b球后不反弹，必须有m a>m b.(3)b球被碰飞出后，a球还要在水平段运动一小段，因此，b球先落地，但不影响实验结果．(4)画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心位置大约在45.97 cm.(5)假设动量守恒，应有m a v a＝m a v a′＋m b v b′，v a是小球a单独下落离开轨道时的速度，v a′、v b′是两球碰后离开轨道时的速度，又v＝xt，如此有m a·OBt＝m a·OAt＋m b·OCt即m a OB＝m a OA＋m b OC.答案：(1)BE (2)大于(3)b球先落地，对实验结果无影响(4)45.97(45.95～45.99均正确)(5)m a OB ＝m a OA ＋m b OC3．利用气垫导轨做实验来验证动量守恒定律：开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动．得到如图29－3乙所示的两个滑块A 、B 相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz.滑块A 、B 的质量分别为200 g 、300 g ，根据照片记录的信息，A 、B 离开弹簧后，A 滑块做匀速直线运动，其速度大小为________m/s ，本次实验中得出的结论是________________________．图29－3解析：由题图可知，细绳烧断后，A 、B 均做匀速直线运动．开始时有：v A ＝0，v B ＝0，A 、B 被弹开后有：v A ′＝0.009110m/s ＝0.09 m/s ，v B ′＝0.006110m/s ＝0.06 m/s ，m A v A ′＝0.2×0.09 kg ·m/s ＝0.018 kg ·m/s ，m B v B ′＝0.3×0.06 kg ·m/s ＝0.018 kg ·m/s ，由此可得m A v A ′＝m B v B ′，即0＝m B v B ′－m A v A ′.结论是：两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒．答案：0.09 两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒4．某同学用图29－4①所示装置来验证动量守恒定律，实验时先让小球a 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痕迹，重复10次；然后再把小球b 静置在斜槽轨道末端，让小球a 仍从原固定点由静止开始滚下，和小球b 相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．回答如下问题：图29－4(1)在安装实验器材时斜槽的末端应________．(2)小球a、b质量m a、m b的大小关系应满足m a________m b，两球的半径应满足r a________r b.(选填“>〞“<〞或“＝〞)(3)本实验中小球落地点的平均位置距O点的距离如图29－4②所示，小球a、b碰后的平均落地点依次是图29－4②中的________点和________点．(4)在本实验中，验证动量守恒的式子是如下选项中的________．A．m a OC＝m a OA＋m b OBB．m a OB＝m a OA＋m b OCC．m a OA＝m a OB＋m b OC解析：(1)小球离开轨道后应做平抛运动，所以在安装实验器材时斜槽的末端必须保持水平，才能使小球做平抛运动．(2)为防止在碰撞过程中入射小球被反弹，入射小球a的质量m a应该大于被碰小球b的质量m b.为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径应相等．(3)由题图所示装置可知，小球a和小球b相碰后，根据动量守恒和能量守恒可知小球b 的速度大于小球a的速度．由此可判断碰后小球a、b的落地点位置分别为A、C点．(4)小球下落高度一样，所以在空中的运动时间t相等，假设碰撞过程满足动量守恒，如此应有m a v0＝m a v a＋m b v b，两边同时乘以时间t可得m a v0t＝m a v a t＋m b v b t，即有m a OB＝m a OA＋m b OC，应当选项B正确．答案：(1)保持水平(2)> ＝(3)AC(4)B5．用如图29－5所示的装置进展以下实验：图29－5A．先测出滑块A、B的质量M、m与滑块与桌面间的动摩擦因数μ，查出当地的重力加速度gB．用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧压缩，滑块B紧靠在桌边C ．剪断细线，测出滑块B 做平抛运动落地点到重垂线的水平距离x 1和滑块A 沿桌面滑行的距离x 2(1)为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量与表示它们的字母：__________________．(2)假设mv 为不变量，需验证的关系式为______________________________．解析：(1)要找出碰撞中的不变量，应测出两滑块质量与各自的速度，取向右方向为正方向，剪断细线后，A 向右做匀减速运动，初速度v A ′＝2ax 2＝2μgx 2，B 向左做平抛运动，设桌面高度为h ，如此h ＝12gt 2，－x 1＝v B ′t ， 得v B ′＝－x 1g 2h.故要求出v B ′，还应测出h . (2)假设mv 为不变量，碰前Mv A ＋mv B ＝0，碰后Mv A ′＋mv B ′＝0，故Mv A ＋mv B ＝Mv A ′＋mv B ′，即M 2μgx 2－mx 1g 2h＝0. 答案：(1)桌面离水平地面的高度h(2)M 2μgx 2－mx 1g 2h＝0 6．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29－6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50 Hz ，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力．图29－6(1)假设已测得打点纸带如图29－6乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)．A 为运动的起点，如此应选________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 〞)．(2)已测得小车A 的质量m 1＝ 0.4 kg ，小车B 的质量为m 2＝0.2 kg ，如此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：(1)从分析纸带上打点的情况看，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC 段能较准确地描述小车A 在碰撞前的运动情况，应选用BC 段计算小车A 碰前的速度．从CD 段打点的情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE 段内小车运动稳定，故应选用DE 段计算A 和B 碰后的共同速度．(2)小车A 在碰撞前的速度v 0＝BC 5T ＝10.50×10－25×0.02m/s ＝1.050 m/s 小车A 在碰撞前的动量p 0＝m 1v 0＝0.4×1.050 kg ·m/s ＝0.420 kg ·m/s碰撞后A 、B 的共同速度v ＝DE 5T ＝6.95×10－25×0.02m/s ＝0.695 m/s 碰撞后A 、B 的总动量p ＝(m 1＋m 2)v ＝(0.2＋0.4)×0.695 kg ·m/s＝0.417 kg·m/s.答案：(1)BCDE (2)0.420 0.4177．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积一样、质量相差比拟大的小球，按下述步骤做了实验：图29－7①用天平测出两小球的质量(分别为m 1和m 2，且m 1＞m 2)．②按图示安装好实验器材，将斜槽AB 固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面BC 连接在斜槽末端．③先不放小球m 2，让小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．④将小球m 2放在斜槽末端边缘处，让小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记下小球m 1和m 2在斜面上的落点位置．⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B 的距离．图中D 、E 、F 点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，到B 点的距离分别为L D 、L E 、L F .根据该同学的实验，回答如下问题：(1)在不放小球m 2时，小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，m 1的落点在图中的________点，把小球m 2放在斜槽末端边缘处，小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球m 1的落点在图中的________点．(2)假设碰撞过程中，动量和机械能均守恒，不计空气阻力，如此如下表达式中正确的有________．A ．m 1L F ＝m 1L D ＋m 2L EB ．m 1L 2E ＝m 1L 2D ＋m 2L 2FC ．m 1L E ＝m 1LD ＋m 2L FD ．LE ＝LF －L D解析：(1)小球m 1从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，m 1的落点在图中的E 点，小球m 1和小球m 2碰撞后，小球m 2的速度增大，小球m 1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m 1球的落点是D 点，m 2球的落点是F 点．(2)设斜面倾角为θ，小球落点到B 点的距离为L ，小球从B 点抛出时速度为v ，如此竖直方向有L sin θ＝12gt 2，水平方向有L cos θ＝vt ，解得v ＝L cos θt ＝L cos θ2L sin θg＝cos θ2sin θgL ，所以v ∝L . 由题意分析得，只要满足m 1v 1＝m 2v 2＋m 1v 1′，把速度v 代入整理得m 1L E ＝m 1L D ＋m 2L F ，说明两球碰撞过程中动量守恒；假设两小球的碰撞是弹性碰撞，如此碰撞前后机械能没有损失，如此要满足关系式：12m 1v 21＝12m 1v 1′2＋12m 2v 22，整理得m 1L E ＝m 1L D ＋m 2L F ，故C 正确． 答案：(1)ED (2)C8．某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装置如图29－8甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在气垫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，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地飘在导轨上，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．图29－8(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨空腔内通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间，碰后两滑块一起运动；⑥先________，然后________，让滑块1带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图29－8乙所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.请完善实验步骤⑥的内容．(2)打点计时器每隔0.02 s打一个点，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.(保存三位有效数字)(3)第(2)问中两结果不完全相等的主要原因是________________________．解析：(1)应先接通打点计时器的电源，然后释放拖动纸带的滑块1.(2)放开滑块1后，滑块1做匀速运动，与滑块2发生碰撞后跟滑块2一起做匀速运动，由纸带上的数据可得：碰前滑块1的速度为v1＝2.00 m/s，动量为p1＝m1v1＝0.620 kg·m/s，滑块2的动量为0，所以碰前的总动量为0.620 kg·m/s；碰后滑块1、2速度相等，均为v2＝1.20 m/s，所以碰后总动量为(m1＋m2)v2＝0.618 kg·m/s.(3)数据不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔之间存在摩擦力的作用．答案：(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.620 0.618(3)纸带与打点计时器限位孔之间存在摩擦力作用。
实验七-验证动量守恒定律(解析版)
实验七-验证动量守恒定律(解析版)实验七-验证动量守恒定律(解析版)动量守恒定律是力学中一个重要的基本定律，通过实验可以验证这一定律。
本实验通过动量守恒定律的验证，旨在帮助学生们更好地理解动量守恒定律的概念和应用，并培养他们的实验操作能力和分析问题的能力。
以下将介绍实验的步骤及其解析。
实验准备实验所需材料包括：平面反射镜、光滑水平轨道、装有暗光源和透镜的光路系统、光电门、计时器、带刻度的平行导轨、滑块、两个簧测量器等。
实验步骤1. 将平面反射镜放置在光滑水平轨道的中央位置，并确保其与光电门、光路系统、计时器等其他设备位置的对称性。
2. 将带刻度的平行导轨固定在实验台上，并将光滑轨道和光路系统与之相连接。
3. 将滑块固定在光滑轨道上，并根据实验要求确定滑块起始位置。
4. 在实验开始前，对光源、光电门、计时器等设备进行校准和测试，确保实验数据的准确性。
5. 开始实验前，记录滑块的质量、速度和方向等相关初始数据。
6. 在实验过程中，通过观察和测量光路系统的数据变化，记录反射光线的角度、强度等信息。
7. 在光电门的作用下，滑块在轨道上运动并与反射镜发生碰撞，记录碰撞后滑块的速度和方向等数据。
8. 根据实验所得数据，进行运动学分析，并计算碰撞前后滑块的动量以及动量的变化等数据。
9. 根据动量守恒定律的表达式，验证实验数据与理论预期是否一致。
10. 实验结束后，将实验设备归位并整理实验数据，撰写实验报告。
实验原理及解析动量守恒定律是指在不受外力作用的情况下，系统的总动量保持不变。
它适用于质点体系，当质点受到力的作用时，其动量会发生变化。
本实验中，通过滑块在运动过程中与平面反射镜的碰撞，来验证动量守恒定律。
碰撞前后，系统受到的外力为零，可以认为是一个封闭系统。
根据动量守恒定律的表达式，可以得出碰撞前后滑块的动量之和相等。
实验结果及数据分析根据实验所得数据，可以计算出滑块的质量、速度和碰撞前后的动量等信息。
通过对数据的分析和运动学分析，可以验证动量守恒定律。
实验七 验证动量守恒定律
【注意事项】 1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2.方案提醒: (1)若利用气垫导轨进行验证,调整气垫导轨时,应注意 利用水平仪确保导轨水平。
(2)若利用两小车相碰进行验证,要注意平衡摩擦力。
(3)若利用平抛运动规律进行验证: ①斜槽末端的切线必须水平; ②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放; ③选质量较大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
2.安装:按照如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
(2)(多选)以下所提供的测量工具中必需的是__ A.刻度尺 C.天平 B.游标卡尺 D.弹簧测力计 E.秒表
。
(3)(多选)在做实验时,对实验要求,以下说法正确的 是 。
A.斜槽轨道必须是光滑的 B.斜槽轨道末端的切线是水平的 C.入射球每次都要从同一高度由静止滚下
D.释放点越高,两球碰后水平位移越大,水平位移测量
的相对误差越小,两球速度的测量越准确
(4)设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,则在 用如图所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的 平均位置),所得“验证动量守恒定律”的表达式 为 。 (用装置图中的字母表示)
【解题指导】(1)命题立意:本题意在考查验证动量守 恒定律的实验原理与操作。 (2)解题关键: ①入射小球与被碰小球应发生正碰,且碰撞后两球均做 平抛运动。
②两小球平抛落地时间相同,平抛的水平位移由平抛初
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③图 1 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 小球 m1 多次从斜轨上 S 位置由静止释放，找到其平均落点位置 P，测量平 抛射程 OP。然后把被碰小球 m2 静置于轨道水平部分末端，再将入射小球 m1 从斜轨上 S 位置由静止释放，与小球 m2 相碰，并多次重复。空气阻力 忽略不计，接下来要完成的必要步骤是________。(填选项前的字母)
1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2．方案提醒 (1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确 保导轨水平。 (2)若利用摆球进行验证，两摆球静止时球心应在同一水平线上，且刚 好接触，摆线竖直。 (3)若利用实验装置时，应注意调整斜槽， 使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球。 3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变。
[数据处理] 1．小车速度的测量：v＝ΔΔxt ，式中 Δx 是纸带上两计数点间的距离， 可用刻度尺测量，Δt 为小车经过距离 Δx 所用的时间，可由打点间隔算出。 2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 [实验方案四] 利用斜槽滚球验证动量守恒定律 [实验器材] 斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。
[实验步骤] 1．用天平测出滑块质量。 2．正确安装好气垫导轨。 3．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)。 [数据处理] 1．滑块速度的测量：v＝ΔΔxt ，式中 Δx 为滑块挡光片的宽度(仪器说明 书上给出，也可直接测量)，Δt 为光电计时器显示的滑块挡光片经过光电门 的时间。 2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。
[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(避免 入射小球反弹)。 2．按照如图所示安装实验装置。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，每次让入射小球(质量为 m1)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。
A．测量两个小球的质量 m1、m2 B．测量小球 m1 开始释放时的高度 h C．测量抛出点距地面的高度 H D．分别找到 m1、m2 相碰后平均落地点的位置 M、N E．测量平抛射程 OM、ON F．测量两个小球的半径 r1、r2
④若两小球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 _________________ ； 若 碰 撞 时 为 弹 性 碰 撞 ， 则 还 可 以 写 出 表 达 式 ____________________________。(用③问中测量的量表示)
第六章 动量守恒定律及其应用
实验七 验证动量守 恒定律
主干梳理 对点激活
验证动量守恒定律。
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′，计 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守恒。
[实验方案一] 利用滑块和气垫导轨完成实验 [实验器材] 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。
[数据处理] 1．摆球速度的测量：v＝ 2gh，式中 h 为小球释放时(或碰撞后摆起) 的高度，h 可用刻度尺测量(也可由量角器和摆长计算得出)。 2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 [实验方案三] 利用小车和打点计时器完成实验 [实验器材] 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、重物、天平、撞针、橡 皮泥。
考点 1 实验原理与操作
例 1 (2019·北京丰台二模)在“验证动量守恒定律”的实验中，甲、乙 两位同学用了不同的实验方案。
(1)如图 1 所示，甲同学利用“碰撞实验器”验证动量守恒定律。
①实验中，斜槽轨道末端________。(填选项前字母) A．必须水平 B．要向上倾斜 C．要向下倾斜 ②若入射小球质量为 m1，半径为 r1；被碰小球质量为 m2，半径为 r2。 实验要求 m1________m2，r1________r2。(均填“>”“<”或“＝”)
[实验方案二] 利用等长摆球完成实验 [实验器材] 带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。 [实验步骤] 1．用天平测出两个等大小球的质量 m1、m2。 2．把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。 3．一个小球静止，拉起另一个小球，放下后它们相碰。 4．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．改变碰撞条件，重复实验。
1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求。 (1)碰撞是否为一维(即正碰)，为此两球应等大，且速度沿球心连线方 向。 (2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，用长木板实 验时是否平衡了摩擦力。 2．偶然误差：主要来源于质量 m1、m2 和碰撞前后速度(或水平射程) 的测量。
考点细研 悟法培优
[实验步骤] 1．用天平测出两小车的质量。 2．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．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，把两小车连接成一个整体运动。 4．改变碰撞条件，重复实验(①改变小车 A 的初速度；②改变两小车 的质量)。
5．把被撞小球(质量为 m2)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．连接 ON，测量线段 OP、OM、ON 的长度。将测量数据填入表中。 [数据处理] 验证的表达式：m1·OP ＝m1·OM ＋m2·ON ，看在误差允许的范围内是 否成立。