实验:验证动量守恒定律

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实验:验证动量守恒定律

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:验证动量守恒定律

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。

1.4实验:验证动量守恒定律

1.4实验:验证动量守恒定律
后的平均落地点依次是图乙中的________点和________点.
A
C
B
(4)在本实验中,验证动量守恒的式子是下列选项中的________.
A.ma·OC=ma·OA+mb·OB
B.ma·OB=ma·OA+mb·OC
C.ma·OA=ma·OB+mb·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
个计数点,已将各计数点之间的距离标在图乙上。
(1)图中数据有AB、BC、CD、DE四段,计算小车P碰撞前的速度大小,则应选 BC 段;计
算小车P和Q碰后的速度大小应选 DE 段。(选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)
(2)测得小车P的质量m1 =0.4kg,小车Q的质量m2=0.2kg,根据纸带数据,碰前两小车的
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点、
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到小球m1、小球m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM、ON
【答案】:(1)C (2)ADE
(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测量,即v= x
t
OM
= 1 gt2知,每次竖直高度相等,平抛时间相等.即m1 t =m1 ON+m2
t
2
可得m1·OP=m1·OM+m2·ON,故只需测射程,C项正确.

实验验证动量守恒定律

实验验证动量守恒定律

碰撞中的动量守恒1.实验目的、原理(1)实验目的运用平抛运动的知识分析、研究碰撞过程中相互作用的物体系动量守恒(2)实验原理(a)因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同,若用飞行时间作时间单位,小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离.(b)设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2,则入射球碰撞前动量为(被碰球静止)p1=m1v1①设碰撞后m1,m2的速度分别为v’1、v’2,则碰撞后系统总动量为p2=m l V’1+m2v’2②只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离,代入①、②两式就可研究动量守恒.2.买验器材斜槽,两个大小相同而质量不等的小钢球,天平,刻度尺,重锤线,白纸,复写纸,三角板,圆规.3.实验步骤及安装调试(1)用天平测出两个小球的质量m l、m2.(2)按图5—29所示安装、调节好实验装置,使斜槽末端切线水平,将被碰小球放在斜槽末端前小支柱上,入射球放在斜槽末端,调节支柱,使两小球相碰时处于同一水平高度,且在碰撞瞬间入射球与被碰球的球心连线与斜槽末端的切线平行,以确保正碰后两小球均作平抛运动.(3)在水平地面上依次铺放白纸和复写纸.(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O,它表示入射球m1碰撞前的位置,如图5—30所示.(5)移去被碰球m2,让入射球从斜槽上同一高度滚下,重复10次左右,用圆规画尽可能小的圆将所有的小球落点圈在里面,其圆心即为人射球不发生碰撞情况下的落点的平均位置P,如图5—31所示.(6)将被碰小球放在小支柱上,让入射球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次左右,同理求出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.(7)过O、N作一直线,取O0’=2r(r为小球的半径,可用刻度尺和三角板测量小球直径计算厂),则O’即为被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度.则系统碰撞前的动量可表示为p1=m1·OP,系统碰撞后的总动量可表示为p2=m1·OM+m2·O'N若在误差允许范围内p1与p2相等,则说明碰撞中动量守恒.(9)整理实验器材,放回原处.4.注意事项(1)斜槽末端切线必须水平.说明:调整斜槽时可借助水准仪判定斜槽末端是否水平.(2)仔细调节小立柱的高度,使两小球碰撞时球心在同一高度,且要求两球球心连线与斜槽末端的切线平行。

动量守恒的实验验证

动量守恒的实验验证

动量守恒的实验验证动量守恒是物理学中的重要定律之一,它表明在一个系统内,当没有外力作用时,系统的总动量将保持不变。

本文将介绍几种实验验证动量守恒的方法。

一、小球碰撞实验1.实验目的通过观察小球碰撞过程,验证动量守恒定律。

2.实验材料两个相同质量的小球、平滑水平面3.实验步骤- 将两个小球置于水平面上,使它们保持静止。

- 以一定的速度使一个小球向另一个小球运动。

- 观察碰撞过程中两个小球的运动状态。

4.实验结果分析如果两个小球碰撞之后静止,或者以相同的速度相背而去,那么可以得出结论:系统的总动量在碰撞过程中守恒。

二、火箭发射实验1.实验目的通过火箭发射实验,验证动量守恒定律。

2.实验材料小型火箭模型、发射器、计时器3.实验步骤- 在室外安全的地方进行实验。

- 将火箭模型放入发射器中。

- 点燃火箭模型的发动机。

- 使用计时器记录火箭从发射器射出到完全停止的时间。

4.实验结果分析在火箭发射过程中,如果火箭以一定的速度射出,并且在空中逐渐减速直至停止,那么可以得出结论:火箭前后的动量改变之和等于零,验证了动量守恒定律。

三、弹簧振子实验1.实验目的通过观察弹簧振子的运动过程,验证动量守恒定律。

2.实验材料弹簧振子装置、标尺、计时器3.实验步骤- 将标尺固定在垂直方向上,用于测量振子的位移。

- 将弹簧振子拉到一定距离,释放后观察其振动过程。

- 使用计时器记录振子从一个极端位置振动到另一个极端位置的时间。

4.实验结果分析弹簧振子在振动过程中,如果振幅和周期保持一致,可以得出结论:振子在每个极端位置的动量改变之和等于零,并验证了动量守恒定律。

综上所述,通过小球碰撞实验、火箭发射实验和弹簧振子实验,我们可以验证动量守恒定律的有效性。

这些实验结果证明了在没有外力作用时,系统的总动量将保持不变的原理。

对于我们理解物体运动和相互作用具有重要意义,并在工程设计和科学研究中发挥着重要作用。

第5节 实验:验证动量守恒定律

第5节 实验:验证动量守恒定律

(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1
0次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心就是小球落点的平均位置。
(5)碰撞找点:把被撞小球放在斜槽末端,每次让入射小球从斜槽同一高度
(同步骤(4)中的高度)自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次。用步骤(4)
三、注意事项
1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
2.案例提醒
水平
(1)若利用气垫导轨进行验证,调整气垫导轨时,应确保导轨______。
(2)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;
同一高度
②入射小球每次都必须从斜槽__________由静止释放;

③选质量较____的小球作为入射小球;
1
1 02
2
1
2

联立解得 1
2
1
2
2 −1

,代入数据可得 1
21
2
= 1 12 + 2 22
=
= 0.34。
【视角2】 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
例2 用如图甲所示装置研究两个半径相同的小球在轨道水平部分
碰撞前后的动量关系。
AC
(1)关于本实验,下列说法中正确的是_____。
是否为弹性碰撞。完成下列填空:
(1)调节导轨水平;
(2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反,
0.304
应选取质量为______kg的滑块作为;
[解析] 用质量较小的滑块碰撞质量较大的滑块,碰后运动方向相反,故选质量为
0.304 kg的滑块作为A。

第4节 实验:验证动量守恒定律

第4节 实验:验证动量守恒定律
新课引入:在实验室如何验证动量守恒定律呢?
1.找一个碰撞过程,设计实验装置
2.设法测量出碰撞前后系统的动量
3.比较前后动量的大小关系
4.处理数据并得出结论
第4节 实验:验证动量守恒定律
目录
方案一:气垫导轨法
方案二:打点计时器法
方案三:单摆法
方案四:抛体法
一、气垫导轨法
1.天平测质量m
2.光电门测速度V
(1)用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后A、B
两球的速度(设A、B两球碰前的速度分别为vA、vB,
碰后速度分别为vA′、vB′),则vA=________________,
( − )
vA′=________________,
( − ) vB=____,

0 vB′=__________。
【典例1】在“验证动量守恒定律”实验中常会用到气垫导轨,导轨与滑块
之间形成空气垫,使滑块在导轨上运动时几乎没有摩擦。现在有滑块A、B
和带竖直挡板C、D的气垫导轨,用它们验证动量守恒定律,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:
a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB;
b.调整气垫导轨使之水平;
3.列表处理数据
注意:导轨一定保持水平




mv
碰撞前
m1
m2
m1
m2
v1
v1’
v2’
v2
m1v1+m2v2
碰撞后
m1v1’+m2v2’
一、气垫导轨法
1.天平测质量m
2.光电门测速度V
3.列表处理数据
①在两车碰撞处加轻弹簧,使

实验:验证动量守恒定律ppt课件

实验:验证动量守恒定律ppt课件


(2)第一次实验数据不理想,你认为下列哪些同学的说法有道理 ;
A.小刘认为:把水平轨道左侧略微垫高一点,使得滑块在水平轨道上做匀
速直线运动
B.小李认为:测量位移时,A、B滑块都应该读右侧面所对的位置坐标
C.小王认为:读A、B滑块左侧面所对的位置坐标
D.小张认为:读滑块A右侧面的位置坐标,读滑块B左侧面的位置坐标
端必须水平、每次必须从同一个高度静止释放小球、为使小球碰后不反弹,
则实验中两个小球的质量应满足m₁ > m₂,轨道光滑与否对实验无影响。
故选ABC。
课堂反馈
(3)[1]碰前的动量为1 = 1 1 = 1


碰后的动量之和为2 = 1 ′1 + 2 ′2 =

1

+

2

3、实验数据记录与处理
比较项
质量
时间

m1
θ1
4、实验结论
m1 1 cos m1 m2 1 cos

m2
β1
m1
θ2
m2
β2
结论:碰撞前两小球的
动量之和等于碰撞后两
小球的动量之和。
六、实验方案
方案四:用打点计时器验证动量守恒
1、实验器材
2、设计思路
(1)如何调节使该实验装置动量守恒?
见解。
一、驱动问题
向一边拉扯小球,
从静止释放小球和V形滑
片车。观察小车在小球
的反复敲击下能否持续
向一侧不断前进呢。如
果不能,能解释为什么
吗?我们可以怎么去验
证碰撞过程动量的守恒
量呢?
怎样操作,才会让小车持续向一侧运动下去呢?

实验:验证动量守恒定律

实验:验证动量守恒定律

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6-5-1
(1)碰撞后B球的水平射程应取为 64.7 cm. (2)在以下选项中,哪些不是本次实验必须进行的测 量?答 CE (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.
图6-5-2 实验步骤如下:安装好实验装置,做好 测量前的准备,并记下重垂线所指的位置O. 第一步,不放小球2让小球1从斜槽上A点 由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽 可能小的圆把小球的所有落点圈在里面,其 圆心就是小球落点的平均位置.
第二步,把小球 2 放在斜槽前端 边缘处的 C点,让小球 1从 A点由静止 滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用 与第一步同样的方法分别标出碰撞后 两小球落点的平均位置. 第三步,用刻度尺分别测量三个 落地点的平均位置离 O 点的距离,即 线段OM、OP、ON的长度.
考点 验证碰撞中动量守恒 解析(1)A球与B球碰后都做平抛运动,高
碰撞的恢复系数的定义为
v2 v1 e | v20 v10 | ,其中 v 10 和 v 20 分别是碰撞前两
物体的速度,v1和v2分别是碰撞后两物体的 速度.弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞 的e<1.某同学借用验证动量守恒定律的实验 装置(如图6-5-2所示)验证弹性碰撞的恢复系 数是否为 1,实验中使用半径相等的钢质小 球 1 和 2( 它们之间的碰撞可近似视为弹性碰 撞),且小球1的质量大于小球2的质量.

1.6实验:验证动量守恒定律

1.6实验:验证动量守恒定律
统的总动量__________kg·m/s(保留三位有效 数字). (3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原 因是:
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,

实验:验证动量守恒定律(高中物理教学课件)

实验:验证动量守恒定律(高中物理教学课件)

角(α、β),若满足:
m1v1 m1v1'm2v2 '
m1 2gL(1 cos) m1 2gL(1 cos) m2 2gL(1 cos )
m1
(1
cos)
m1
(1
cos

m2
(1
cos

则动量守恒。
典型例题
例1.如图甲,长木板的一端垫有小木块,可以微调木板的倾斜程 度,以平衡摩擦力,使小车能在木板上做匀速直线运动。小车A
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时27分12秒
OP OM ON
测量OP,OM,ON距离,若满足 量守恒。
m1 t m1 即:m1OP
t m2 t m1OM m2 ON
,则动
方案二.斜槽小球
如图若斜槽带支架,m1和m2由于不是同一个地方 做一平抛运动,验证动量守恒定律的表达式应为:
m1
OP t
m1
OM t
m2
O' N t
,即:m1
前端贴有橡皮泥,后端连一打点计时器纸带,接通打点计时器电 源后,让小车A以某速度做匀速直线运动,与置于木板上静止的 小车B相碰并粘在一起,继续做匀速直线运动。打点计时器电源频 率为50Hz,得到的纸带如图乙所示,已将各计数点之间的距离标 在图上。
(1)图中的数据有AB、BC、CD、DE四段,计算小车A碰撞前的
方案一.气垫导轨
测质量:天平 测速度:d/Δt
选取两个质量不同的滑块, 在两个滑块相互碰撞的端面 装上弹性碰撞架,滑块碰撞 后随即分开。
m1
m2
若满足: m1
d t1
m2
d t2
m1
d t1 '

力学实验验证动量守恒定律

力学实验验证动量守恒定律

力学实验验证动量守恒定律动量守恒定律是力学领域中的重要定律之一,它描述了一个封闭系统中的总动量是恒定不变的。

我们可以通过一系列的力学实验来验证这个定律。

实验一:弹球撞击在这个实验中,我们可以选择一个平滑的水平面和两个大小相同的弹性球。

首先,我们以一定速度将一个弹性球A沿水平面运动,并保持另一个球B静止。

当球A撞击到球B时,我们可以观察到球A会停下来,并且球B会开始以相同的速度进行运动。

根据动量守恒定律,如果我们将弹性球A和弹性球B视为一个封闭系统,那么撞击前后总动量应该保持恒定。

在这个实验中,球A的动量在撞击前是$m_av_a$,撞击后是$m_av_a$,而球B的动量在撞击前是0,在撞击后是$m_bv_b$。

因此,根据动量守恒定律的数学表达式,我们有$m_av_a + 0 = m_av_a + m_bv_b$。

由于球A和球B的质量和速度在实验中是一定的,根据实验结果,我们可以验证动量守恒定律的成立。

实验二:火箭发射在这个实验中,我们可以使用一个小型的水箭模型。

首先,我们在水箭上装满压缩空气。

当我们打开气阀时,空气会从箭头处射出,并且由反冲作用产生推动力。

我们可以观察到,当箭头喷出气体的速度越快,箭身向相反方向运动的速度越大。

根据动量守恒定律,当气体从箭头射出时,箭头和箭身构成了一个封闭系统。

在这个实验中,箭身的质量和速度在反冲作用前是0,在反冲作用后是$m_cv_c$;而箭头射出气体的质量在反冲作用前是$m_d$,在反冲作用后是0。

根据动量守恒定律的数学表达式,我们有$0 +m_dv_d = 0 + m_cv_c$。

通过观察箭身和箭头运动的速度,并知道箭身质量与箭头射出气体质量的比例,我们可以验证动量守恒定律的有效性。

实验三:碰撞车碰撞车实验是一种经典的力学实验,可以直观地演示动量守恒定律。

在这个实验中,我们可以使用两个金属车轮,每个车轮上都有一个金属球。

当一个金属球以一定的速度撞向另一个金属球时,我们可以观察到两个金属球会反弹,并且各自以相同的速度向相反方向运动。

实验验证动量守恒定律

实验验证动量守恒定律

.
2.该实验入射球和靶球质量必须
满足
.
3.该实验需要测量的数据有:
4.m根1·v据1=测m量1·v数1′据+,m2验·v证2′动量守恒.的关系式是:
.
m1>m2
m1、 m2、OM、 OP、 ON
m1·OP=m1·OM+m2·ON
o’ 验证动量守恒定律的实验装置
实验原理
1、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零,动量守恒。 mAvA=mAvA′+mBvB′
2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作平抛运动,用水平射程间接表示小球平抛 的初速度:
OP----mA以vA平抛时的水平射程 OM----mA以vA’平抛时的水平射程 O'N----mB以vB’平抛时的水平射程 O’N=ON-2r(r代表小球的半径) 验证式 mAOP=mAOM+mB(ON-2r) 验证的表达式:mAOP=mAOM+mBO’N
实验测量
测量的物理量: a.用天平测两球质量mA、mB b.用游标卡尺测两球的直径D, 并计算半径r。 c.水平射程:OP、OM、ON
实验步骤
①、先用天平测量出两个小球的质量mA、mB。 ②、安装好实验装置,注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。 把被碰球放在斜槽前的支柱上,调节实验装置使两球处于同一高度,且两球的球心和槽轴线在一直线上, 两球心间的距离即为槽和支柱间的距离。垫木板和白纸时,要使木板水平。
准确记下重锤线所指的位置O。
从而确定0’点位置
实验步骤
③、先不放被碰球B,让入射球A从斜槽上同一高度处滚下,重复5~10次, 用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面,该小圆的圆心,就是入射球的落地点P。

动量守恒定律的实验验证

动量守恒定律的实验验证

动量守恒定律的实验验证动量守恒定律是物理学中的一个基本定律,它描述了相互作用系统中的动量的守恒。

通过进行实验验证可以进一步确认这一定律的准确性和适用范围。

本文将就动量守恒定律的实验验证进行探讨。

实验一:碰撞实验在物理实验中,碰撞实验是验证动量守恒定律的常见方法之一。

我们可以通过利用弹性碰撞和完全非弹性碰撞这两种不同类型的碰撞来进行验证。

在弹性碰撞实验中,我们可以设定两个物体的初速度和质量,并观察它们碰撞后的速度变化。

根据动量守恒定律,碰撞前后系统的总动量应该保持不变。

我们可以使用动量守恒定律的数学表达式来计算和比较碰撞前后的动量总和。

在非弹性碰撞实验中,我们可以使用两个粘在一起的物体作为实验样本,使其发生碰撞后,观察它们的速度变化情况。

同样地,根据动量守恒定律,碰撞前后系统的总动量应该保持不变。

通过实验数据的比对,可以验证动量守恒定律的准确性。

实验二:炮弹射击实验炮弹射击实验是另一种验证动量守恒定律的方法。

通过设计一个简单的弹射装置,可以实现炮弹的射击,并观察射击前后系统的动量变化。

在这个实验中,我们可以先测量炮弹的质量,并设定初始速度和角度。

通过追踪炮弹的飞行轨迹和测量射击后的速度和角度,我们可以计算和比较射击前后系统的总动量。

实验三:橡皮球反弹实验橡皮球反弹实验是验证动量守恒定律的另一个常见方法。

在这个实验中,我们可以将橡皮球从一定高度自由下落,并观察当橡皮球碰撞地面后的反弹高度。

根据动量守恒定律,橡皮球下落前的动能应该转化为反弹后的动能,而动量守恒定律则可以用来计算这一转化过程中的动量变化。

通过测量橡皮球的下落高度和反弹高度,我们可以验证动量守恒定律在这个实验中的适用性。

通过以上实验的验证,我们可以得出结论:动量守恒定律在碰撞实验、炮弹射击实验和橡皮球反弹实验中都得到了验证。

这证明了动量守恒定律在不同实验条件下的有效性和准确性。

总结:通过碰撞实验、炮弹射击实验和橡皮球反弹实验的验证,我们可以得出结论:动量守恒定律适用于不同类型的相互作用系统中,无论是弹性碰撞还是非弹性碰撞。

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实验:验证动量守恒定律[实验方案]方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验[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.[实验步骤]1.测质量:用天平测出滑块的质量.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.[数据处理]1.滑块速度的测量:v =Δx Δt,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 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间.2.验证的表达式:m 1v 1+m 2v 2=m 1v ′1+m 2v ′2.方案二:利用斜槽上滚下的小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.测质量: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.安装:按照图甲所示安装实验装置.调整固定斜槽使斜槽底端水平.甲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 就是小球落点的平均位置.5.碰撞找点:把被撞小球放在斜槽末端,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 .如图乙所示.乙6.验证: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m 1·OP =m 1·OM +m 2·ON ,看在误差允许的范围内是否成立.7.结束:整理好实验器材放回原处.[数据处理]验证的表达式:m 1·OP =m 1·OM +m 2·ON .方案三:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验[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.[实验步骤]1.测质量:用天平测出两小车的质量.2.安装: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.实验: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,把两小车连接成一体运动.4.测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由v =Δx Δt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.[数据处理]1.小车速度的测量:v =Δx Δt,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Δx 的时间,可由打点间隔算出.2.验证的表达式:m 1v 1+m 2v 2=m 1v ′1+m 2v ′2.[注意事项]1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”.2.若利用“气垫导轨”完成实验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平.若用“斜槽”完成实验,斜槽末端的切线必须水平,入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放.[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,两球是否等大.2.偶然误差:主要来源于质量m和速度v的测量.3.改进措施:(1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞,且尽量满足动量守恒的条件.(2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差.考向1 对实验原理与操作的考查[典例1] 如图所示,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.(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)若两球相碰前后动量守恒,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(2)中测量的量表示].[解析] (1)小球离开轨道后做平抛运动,由H =12gt 2知t =2H g ,即小球的下落时间一定,则初速度v =x t 可用平抛运动的水平射程来表示,选项C 正确.(2)本实验要验证的是m 1·OM +m 2·ON =m 1·OP ,因此要测量两个小球的质量m 1和m 2以及它们的水平射程OM 和ON ,而要确定水平射程,应先分别确定两个小球落地的平均落点,没有必要测量小球m 1开始释放的高度h 和抛出点距地面的高度H ,故应完成的步骤是ADE 或DEA 或DAE.(3)若动量守恒,应有m 1v 1+m 2v 2=m 1v 0(v 0是m 1单独下落时离开轨道时的速度,v 1、v 2是两球碰后m 1、m 2离开轨道时的速度),又v =xt ,则有m 1·OM t +m 2·ON t =m 1·OP t,即m 1·OM +m 2·ON =m 1·OP ;若碰撞是弹性碰撞,则碰撞过程中没有机械能损失,则有12m 1v 21+12m 2v 22=12m 1v 20,同样整理可得m 1·OM 2+m 2·ON 2=m 1·OP 2.[答案] (1)C (2)ADE (3)m 1·OM +m 2·ON =m 1·OP m 1·OM 2+m 2·ON 2=m 1·OP 2[变式1] 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 、D 的气垫导轨和滑块A 、B 探究碰撞中的不变量,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:a.用天平分别测出滑块A 、B 的质量m A 、m B ;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,静止放置在气垫导轨上;d.用刻度尺测出A 的左端至挡板C 的距离L 1;e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块A 、B 运动时间的计时器开始工作,当A 、B 滑块分别碰撞挡板C 、D 时计时结束,记下A 、B 分别到达C 、D 的运动时间t 1和t 2.(1)实验中还应测量的物理量及其符号是 .(2)作用前A 、B 两滑块质量与速度乘积之和为 ;作用后A 、B 两滑块质量与速度乘积之和为 .(3)作用前后A 、B 两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等,产生误差的原因有_________________________________________________________________(至少答出两点).答案:(1)B 的右端至挡板D 的距离L 2 (2)0 m A L 1t 1-m B L 2t 2 (3)见解析解析:(1)实验中还应测量的物理量为B 的右端至挡板D 的距离L 2.(2)设向左为正方向,根据所测数据求得两滑块的速度分别为v A =L 1t 1,v B =-L 2t 2.碰前两滑块静止,即v =0,质量与速度乘积之和为零,碰后两滑块的质量与速度乘积之和为m A v A +m B v B =m A L 1t 1-m B L 2t 2.(3)产生误差的原因:①L 1、L 2、t 1、t 2、m A 、m B 的数据测量误差;②没有考虑弹簧推动滑块的加速过程;③滑块并不是做标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力;④气垫导轨不完全水平. 考向2 对数据处理和误差的考查[典例2] 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.(a)实验测得滑块A 的质量m 1=0.310 kg ,滑块B 的质量m 2=0.108 kg ,遮光片的宽度d =1.00 cm ;打点计时器所用交流电的频率f =50.0 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 =3.500 ms ,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示.(b)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.[解析] 按定义,滑块运动的瞬时速度大小v 为v =Δs Δt① 式中Δs 为滑块在很短时间Δt 内走过的路程设纸带上打出相邻两点的时间间隔为Δt A ,则Δt A =1f=0.02 s ② Δt 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式得v 0=2.00 m/s ③v 1=0.970 m/s ④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=2.86 m/s ⑥设两滑块在碰撞前后的总动量分别为p 和p ′,则p =m 1v 0⑦p ′=m 1v 1+m 2v 2⑧两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 =1.7%<5%⑩因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律.[答案] 见解析[变式2] 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,气垫导轨装置如图甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在空腔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,使滑块稳定地漂浮在导轨上,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.(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;⑥先 ,然后 ,让滑块带动纸带一起运动;⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出较理想的纸带如图乙所示;⑧测得滑块1的质量为310 g ,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.完善实验步骤⑥的内容.(2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点,计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为 kg·m/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为 kg·m/s(保留三位有效数字).(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是_____________________________________________________.答案:(1)接通打点计时器的电源 放开滑块1(2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦解析:(1)实验时应先接通打点计时器的电源,再放开滑块1.(2)作用前滑块1的速度v 1=0.20.1m/s =2 m/s ,系统的总动量为0.310 kg×2 m/s =0.620 kg·m/s;作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v =0.1680.14m/s =1.2 m/s ,系统的总动量为(0.310 kg +0.205 kg)×1.2 m/s=0.618 kg·m/s.(3)结果不完全相等的主要原因是纸带与打点计时器的限位孔有摩擦,使实验出现误差.。

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