《物理第七章 動量 第4講 實驗 驗證動量守恒定律》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理第七章 動量 第4講 實驗 驗證動量守恒定律（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第4講實驗：驗證動量守恒定律知識梳理知識梳理實驗裝置與實驗原理實驗裝置與實驗原理圖1實驗裝置圖2實驗原理驗證關(guān)系式m1OP=m1OM+m2ON成立即可實驗步驟實驗步驟(1)測質(zhì)量:用天平測出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球為入射小球。(2)安裝,按照如圖1所示的裝置。調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平。(3)鋪紙:白紙在下,復寫紙在上且在適當位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。(4)放球找點:不放被撞小球,每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下,重復10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心P就是小球落點的平均位置小球落點的平均位置。(5)碰撞找點:把被撞小球放在斜槽末端,每次讓入射
2、小球從斜槽同一高度自由滾下,使它們發(fā)生碰撞,重復實驗10次,用步驟(4)的方法,標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N。如圖所示。(6)驗證:連接ON,測量線段OP、OM、ON的長度,將測量數(shù)據(jù)填入表中。最后代入m1OP=m1OM+m2ON,看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。1.在做“驗證動量守恒定律”實驗時,入射球a的質(zhì)量為m1,被碰球b的質(zhì)量為m2,小球的半徑為r,各球的落地點如圖所示,下列關(guān)于這個實驗的說法正確的是()A.入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相等的小球B.讓入射球與被碰球連續(xù)10次相碰,每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下C.要驗證的表達式是m1ON=
3、m1OM+m2OPD.要驗證的表達式是m1OP=m1OM+m2ONE.要驗證的表達式是m1(OP-2r)=m1(OM-2r)+m2ON答案答案D在此裝置中,應使入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量,防止入射球碰后反彈或靜止,故A錯;入射球每次必須從斜槽的同一位置由靜止?jié)L下,保證每次碰撞都具有相同的初動量,故B錯;兩球做平拋運動時都具有相同的起點,故應驗證的關(guān)系式為:m1OP=m1OM+m2ON,D對,C、E錯。2.某同學在“驗證動量守恒定律”的實驗中,測得兩小球的平均落點與O點的距離如圖所示,實驗中已測得入射小球的質(zhì)量為m1,若碰撞過程中動量守恒,則被碰小球的質(zhì)量m2=。答案答案2113()ss ms
4、2113()ss ms解析解析設小球做平拋運動的豎直高度為h,則飛行時間由h=gt2得t=。由平拋知識可知入射小球m1碰前速度v0=,碰后落到M點,因而碰后速度v1=。被碰球m2碰后速度v2=,由碰撞中動量守恒知m1v0=m1v1+m2v2即m1=m1+m2解得m2=。122hg2st1st3st2st1st3st2113()ss ms深化拓展深化拓展考點實驗中的注意事項考點實驗中的注意事項深化拓展深化拓展考點實驗中的注意事項考點實驗中的注意事項1.斜槽末端的切線必須水平,調(diào)整方法是讓碰撞的小球放在斜槽末端水平部分的任一位置都能靜止;2.入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放;3.入射小球
5、質(zhì)量每次都應大于被碰球的質(zhì)量;4.實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙位置要始終保持不變。1-1如圖甲,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(guān)系。甲實驗中,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C(填選項前的符號),間接地解決這個問題。A.小球開始釋放高度hB.小球拋出點距地面的高度HC.小球做平拋運動的射程圖甲中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
6、碰,并多次重復。接下來要完成的必要步驟是ADE。(填選項前的符號)A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B.測量小球m1開始釋放高度hC.測量拋出點距地面的高度HD.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE.測量平拋射程OM、ON若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為 m1OM+m2ON=m1OP(用中測量的量表示);若碰撞是彈性碰撞,那么還應滿足的表達式為m1OM2+m2ON2=m1OP2(用中測量的量表示)。經(jīng)測定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地點的平均位置距O點的距離如圖乙所示。碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1,則p1 p1=14 11;若碰撞結(jié)束時m2的動量
7、為p2,則p1 p2=11 2.9。乙實驗結(jié)果說明,碰撞前、后總動量的比值為11.01。有同學認為,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76.8cm。112ppp答案答案CADE或(DEA或DAE)m1OM+m2ON=m1OPm1OM2+m2ON2=m1OP2142.911.0176.8解析解析小球碰前和碰后的速度都用平拋運動來測定,即v=。而由H=gt2知,每次豎直高度相等,平拋時間相等,即m1=m1+m2;則可得m1OP=m1OM+m2ON,故只需測射程,因而選C;由表達式
8、知:在OP已知時,需測量m1、m2、OM和ON。故必要步驟為A、D、E。若為彈性碰撞同時滿足動能不變m1=m1+m2m1OP2=m1OM2+m2ON2p1=m1,p1=m1故p1 p1=OP OM=44.80 35.20=14 11xt12OPtOMtONt122OPt122OMt122ONtOPtOMtp2=m2p1 p2=11 2.9故=1其他條件不變,使ON最大,則m1、m2發(fā)生彈性碰撞。則其動量和能量均守恒,可得v2=,而v2=,v0=故ON=OP=44.80cm=76.8cmONt1OMmt2ONmt112ppp112m OPm OMmON1 0122mvmmONtOPt1122mm
9、m2 45.045.07.51-2某同學設計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗:在小車A的前端粘有橡皮泥,推動小車A使之做勻速運動。然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體繼續(xù)做勻速運動。他設計的具體裝置如圖甲所示,在小車A后連著紙帶,電磁打點計時器的電源頻率為50Hz,長木板下墊著小木片以平衡摩擦力。(1)若已得到打點紙帶如圖乙所示,并測得各計數(shù)點間距標在圖上,A為運動起始的第一點,則應選BC段計算A的碰前速度,應選DE段來計算A和B碰后的共同速度。(選填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)甲乙(2)已測得小車A的質(zhì)量m1=0.40kg,小車B的質(zhì)量m2=0.20kg,由以上測量結(jié)果可得:碰前總動量0.420kgm/s,碰后總動量0.417kgm/s。答案答案(1)BCDE(2)0.4200.417解析解析(1)取研究對象運動情況比較穩(wěn)定的一段計算其運動速度。(2)碰前總動量p1=m1vA=0.40kgm/s=0.420kgm/s碰后總動量p2=(m1+m2)v=(0.40+0.20)kgm/s=0.417kgm/s210.50 100.126.95 100.1
物理第七章 動量 第4講 實驗 驗證動量守恒定律
