验证动量守恒定律实
验
物理一轮复习学案
第六周(10.8—10.14)第四课时
验证动量守恒定律实验
【考纲解读】
1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小.
2.验证在系统不受外力的作用下,系统内物体相互作用时总动量守恒. 【重点难点】 验证动量守恒定律 【知识结构】
一、验证动量守恒定律实验方案
1.方案一
实验器材:滑块(带遮光片,2个)、游标卡尺、气垫导轨、光电门、天平、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
实验情境:弹性碰撞(弹簧片、弹性碰撞架);完全非弹性碰撞(撞针、橡皮泥)。 2.方案二
实验器材:带细线的摆球(摆球相同,两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。
实验情境:弹性碰撞,等质量两球对心正碰发生速度交换。 3.方案三
实验器材:小车(2个)、长木板(含垫木)、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。
实验情境:完全非弹性碰撞(撞针、橡皮泥)。 4.方案四
实验器材:小球(2个)、斜槽、天平、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺等。 实验情境:一般碰撞或近似的弹性碰撞。
5.不同方案的主要区别在于测速度的方法不同:①光电门(或速度传感器);②测摆角(机械能守恒);③打点计时器和纸带;④平抛法。还可用频闪法得到等时间间隔的物体位置,从而分析速度。 二、验证动量守恒定律实验(方案四)注意事项
1.入射球质量m1应大于被碰球质量m2。否则入射球撞击被碰球后会被弹回。 2.入射球和被碰球应半径相等,或可通过调节放被碰球的立柱高度使碰撞时球心等高。否则两球的碰撞位置不在球心所在的水平线上,碰后瞬间的速度不水平。
3.斜槽末端的切线应水平。否则小球不能水平射出斜槽做平抛运动。 4.入射球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。否则入射球撞击被碰球的速度不相等。
5.落点位置确定:围绕10次落点画一个最小的圆将有效落点围在里面,圆心即所求落点。
6.水平射程:被碰球放在斜槽末端,则从斜槽末端由重垂线确定水平射程的起点,到落地点的距离为水平射程。 【典型例题】
例1.某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找滑块相互作用过程中的“不变量”,实验装置如图所示,实验过程如下(“+”、“–”表示速度方向):
(1)实验1:使m1=m2=0.25 kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后两滑块分开,记录数据如表1。
碰前 0 0 碰后 +0.108 滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2 速度v(m·s–1) +0.110 根据实验数据可知,在误差允许范围内:碰前滑块的速度________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块的速度;碰前滑块的动能________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块的动能;碰前滑块的质量与速度的乘积________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块的质量与速度的乘积。
(2)实验2:使m1=m2=0.25 kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后两滑块一起运动,记录数据如表2。
碰前 碰后 滑块m1 速度v(m·s–1) +0.140 滑块m2 0 滑块m1 滑块m2 +0.069 +0.069 根据实验数据可知,在误差允许范围内:碰前滑块的速度________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块速度的矢量和;碰前滑块的动能________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块动能的和;碰前滑块的质量与速度的乘积________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块质量与速度乘积的矢量和。
(3)实验3:使2m1=m2=0.5 kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后两滑块分开,记录数据如表3。
碰前 0 碰后 –0.024 +0.070 滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2 速度v(m·s–1) +0.120 根据实验数据可知,在误差允许范围内:碰前滑块的速度________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块速度的矢量和;碰前滑块的动能________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块动能的和;碰前滑块的质量与速度的乘积________(填“等于”或“不等于”)碰后滑块质量与速度乘积的矢量和。 (4)综上,滑块相互作用过程中的不变量可能为________________________。
例2.某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动,然后与原来静止在前方的