届一轮复习人教版 验证动量守恒定律学案Word文件下载.docx

届一轮复习人教版 验证动量守恒定律学案Word文件下载.docx

《届一轮复习人教版 验证动量守恒定律学案Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届一轮复习人教版 验证动量守恒定律学案Word文件下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（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．

　利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验

用天平测出两小球的质量m1、m2.

把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．

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：

　在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验

用天平测出两小车的质量.

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．

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．

通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝算出速度．

　利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律

先用天平测出小球质量m1、m2.

按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使两小球碰撞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）铺纸：

在地面上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸．在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球m1碰前的位置．

（4）放球找点：

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．圆心就是入射小球无碰撞时的落地点P.

（5）碰撞找点：

把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，按照步骤4的方法找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.

过O、N在纸上作一直线，取′＝2r，O′就是被碰小球碰撞时的球心投影位置（用刻度尺和三角板测小球直径2r）．用刻度尺量出线段、、的长度，把两小球的质量和相应的数值代入m1·

＝m1·

＋m2·

看是否成立．

（7）结束：

整理实验器材放回原处．

　对实验原理和操作的考查[学生用书P121]

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．

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．

【典题例析】

　在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置：

（1）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，则________．

A．m1>

m2，r1>

r2　　　　　B．m1>

m2，r1<

r2

C．m1>

m2，r1＝r2D．m1<

m2，r1＝r2

（2）若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中一定需要的是________．

A．直尺　　　　　　B．游标卡尺　　　　C．天平

D．弹簧测力计　　　　E．秒表

（3）设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲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”的结论为____________________．（用装置图中的字母表示）

[解析]　

（1）为防止反弹造成入射小球返回斜槽，要求入射小球质量大于被碰小球质量，即m1>

m2；

为使入射小球与被碰小球发生对心碰撞，要求两小球半径相同．故C正确．

（2）设入射小球为a，被碰小球为b，a球碰前的速度为v1，a、b相碰后的速度分别为v1′、v2′.由于两球都从同一高度做平抛运动，当以运动时间为一个计时单位时，可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度．因此，需验证的动量守恒关系m1v1＝m1v1′＋m2v2′可表示为m1x1＝m1x1′＋m2x2′.所以需要直尺、天平，而无需弹簧测力计、秒表．由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的，两球的半径不必测量，故无需游标卡尺．

（3）得出验证动量守恒定律的结论应为

m1·

.

[答案]　

（1）C　

（2）AC

（3）m1·

　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所示．

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．

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，所以必须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＝mv2可得v＝，所以每次必须让a球从同一高度静止释放滚下．

（3）要验证mav0＝mav1＋mbv2，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mav0t＝mav1t＋mbv2t，而v0t＝OP，v1t＝OM，v2t＝ON，故只需验证ma·

OP＝ma·

OM＋mb·

ON，所以要测量a球的质量ma和b球的质量mb，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ma和b球的质量mb，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ma·

ON.

答案：

（1）槽的末端的切线是水平的　

（2）让a球从同一高度静止释放滚下　（3）天平、刻度尺　（4）a球的质量ma和b球的质量mb，线段OP、OM和ON的长度

（5）ma·

ON

　对实验数据和误差分析的考查[学生用书P122]

1．数据处理：

本实验运用转换法，即将测量小球做平抛运动的初速度转换成测平抛运动的水平位移；

由于本实验仅限于研究系统在碰撞前后动量的关系，所以各物理量的单位不必统一使用国际单位制的单位．

2．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．如斜槽末端切线方向是否水平，两碰撞球是否等大．

（2）偶然误差：

主要来源于质量和速度的测量．

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．

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，按下述步骤做了实验：

①用天平测出两小球的质量（分别为m1和m2，且m1>

m2）．

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．

④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．

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．

（2）若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，不计空气阻力，则下列表达式中正确的有________．

A．m1LF＝m1LD＋m2LE

B．m1L＝m1L＋m2L

C．m1LE＝m1LD＋m2LF

D．LE＝LF－LD

[解析]　

（1）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E点，小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是D点，m2球的落地点是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，则竖直方向有Lsinθ＝gt2，水平方向有Lcosθ＝vt，

解得v＝＝＝，所以v∝.

由题意分析得，只要满足m1v1＝m2v2＋m1v′1，把速度v代入整理得：

m1＝m1＋m2，说明两球碰撞过程中动量守恒；

若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失，则要满足关系式：

m1v＝m1v′＋m2v，

整理得m1LE＝m1LD＋m2LF，故C正确．

[答案]　

（1）E　D　

（2）C

　2.（高考全国卷Ⅱ）现利用图甲所示的装置验证动量守恒定律．在图甲中，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．

实验测得滑块A的质量m1＝0.310kg，滑块B的质量m2＝0.108kg，遮光片的宽度d＝1.00cm；

打点计时器所用交流电的频率为f＝50.0Hz.

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ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的纸带如