张甸中学高三物理一轮复习学案课题：14.2探究动量守恒定律实验目的：探究一维碰撞中的动量守恒、一维弹性碰撞的特点一、 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，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三、实验器材方案一：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：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥 方案四：斜槽、大小相等质量不同的小铜球两个、重垂线一条、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：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验1测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.2安装：把两个等大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方案三：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方案四：碰撞前后的速度测量是实验中误差的主要来源，若采用下列实验方法可避免速度的测量如图所示，将质量分别为m1和m2的两小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，且m1m2，根据动量守恒定律应有：m1v1m1v1m2v2.因小球从斜槽末端飞出后做平抛运动，由平抛运动的知识可知，小球下落高度相同，则飞行时间相同，若用飞行时间作时间单位，则水平速度大小就等于小球飞出的水平距离，则动量守恒时应有： 五、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，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)若利用斜槽进行实验，入射球质量应大于被碰球质量，且入射球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放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 【例】 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和D的气垫导轨以及滑块A和B来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mA、mB 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，静止地放置在气垫导轨上d用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1 e按下电钮放开卡销，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_；(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量mv的矢量和，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_；(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式 张甸中学高三物理能力训练作业 2012.2.16课题：14.2探究动量守恒定律 主备：王昭民 审核：于正华 姓名 1在“验证动量守恒定律”的实验中，入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放，这是为了使()A小球每次都能水平飞出槽口 B小球每次都以相同的速度飞出槽口C小球在空中飞行的时间不变 D小球每次都能对心碰撞2某同学用图所示的装置通过半径相同的A、B两球(mAmB)的碰撞来验证动量守恒定律图中PQ是斜槽，QR为水平槽实验时先使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次图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点实验中，对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是()A释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小3. 某同学用如图所示装置来验证动量守恒定律，让质量为m1的小球从斜槽某处由静止开始滚下，与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生碰撞(1)实验中必须要求的条件是_A斜槽必须是光滑的 B斜槽末端的切线必须水平Cm1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度 Dm1每次必须从同一高度处滚下(2)实验中必须测量的物理量是_A小球的质量m1和m2 B小球起始高度hC小球半径R1和R2 D小球起飞的时间tE桌面离地面的高度H F小球飞出的水平距离s答案：B答案：C答案：(1)BCD(2)AF - 4 -用心 爱心 专心