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2019版高考物理一轮复习实验增分专题7验证动量守恒定律课件

1、,动量守恒定律及其应用,第 六 章,实验七 验证动量守恒定律,栏目导航,一、实验目的 验证碰撞中的动量守恒 二、实验原理 在一维碰撞中,测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前、后物体的速度v1、v2及v1、v2,找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2,看碰撞前、后动量是否守恒,知识梳理 夯实基础,三、实验器材 方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验 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 方案二:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥 方案三:利用等大

2、小球做平抛运动完成一维碰撞实验 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板,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,如图所示 (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(改变滑块的质量;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:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 (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

3、上撞针和橡皮泥,如图所示,方案三:利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验 (1)先用天平测出小球质量m1、m2. (2)按如图所示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端点切线水平,调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行,以确保正碰后的速度方向水平,(3)在地上铺一张白纸,在白纸上铺放复写纸 (4)在白纸上记下重锤线所指的位置O,它表示入射球m1碰前的位置,(5)先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点的平衡位置P. (6)把被

4、碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从同一高度滚 下,使它发生正碰,重复10次,仿上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N. (7)过O和N在纸上作一直线 (8)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度,六、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实验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平 (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: 斜槽

5、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; 选质量较大的小球作为入射小球; 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: (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,考点1 数据处理 例1某同学用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律,实验时用频闪照相机闪光4次拍得照片如图乙所示已知闪光时间间隔t0.02 s,不计闪光本身持续时

6、间,已知在这4次闪光的时间内滑块A、B均在080 cm范围内,第一次闪光时,A恰好过x55 cm处,B恰好过x70 cm处,则由图可知:,核心考点 分层突破,(1)两滑块在x_cm处相碰; (2)两滑块在第一次闪光后t_s时发生碰撞;,60,0.01,考点2 实验原理 例2(2017河南郑州质检)如图,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是,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h B小球抛出点距地面的高度H C小球做平抛运动的射程,C,(2)图中O点是小球

7、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,测出平抛射程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、m2(m1m2) B测量小球m1开始释放高度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,ADE或DEA或DAE,(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_

8、用(2)中测量的量表示,m1OMm2ONm1OP,m1OM2m2ON2m1OP2,考点3 实验改进与创新 例3(2018山东济南质检)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相同、质量相差比较大的小球,按下述步骤做了如下实验:,用天平测出两小球的质量(分别为m1和m2,且m1m2); 按图所示安装好实验器材,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; 先不放小球m2,让小球m1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;,将小球m2放在斜槽末端边缘处,让小球m1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m1和m2在斜面上的落点位置; 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,各点到B点的距离分别为LD、LE、LF. 根据该同学的实验,回答下列问题: (1)在不放小球m2时,小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,m1的落点在图中的_点,把小球m2放在斜槽末端边缘处,小球m1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m1的落点在图中的_点,E,D,AC,