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1,第十一章 動(dòng)量守恒定律,選 修 3-5,實(shí)驗(yàn)十二 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,2,3,基礎(chǔ)知識(shí)梳理,4,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。 二、實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒。 三、實(shí)驗(yàn)器材 方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。,5,方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。 方案三：光滑長木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥。 方案四：斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫紙、白紙等。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示),6,1．測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量。 2．安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。 3．實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量。②改變滑塊的初速度大小和方向)。 4．驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。,7,方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示) 1．測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。 2．安裝：把兩個(gè)等大小球用等長懸線懸掛起來。 3．實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰。 4．測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度。 5．改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 6．驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。,8,方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示) 1．測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量。 2．安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。 3．實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動(dòng)。,,9,10,1．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?yàn)槿肷湫∏颉?2．安裝：按照上圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置。調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平。 3．鋪紙：白紙?jiān)谙?，?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。 4．放球找點(diǎn)：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(fù)10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面。圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置。,11,5．碰撞找點(diǎn)：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次。用步驟4的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N。如圖所示。 6．驗(yàn)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m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。 7．結(jié)束：整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處。,12,13,14,六、注意事項(xiàng) 1．前提條件 碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。 2．方案提醒 (1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。 (2)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。,15,(3)若利用長木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力。 (4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意： ①斜槽末端的切線必須水平； ②入射小球每次都必須從斜槽同一位置由靜止釋放； ③選質(zhì)量較大的小球作為入射小球； ④實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。,16,核心考點(diǎn)突破,17,實(shí)驗(yàn)原理與數(shù)據(jù)處理,18,(1)本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有________。 A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H B．小球a、b的質(zhì)量ma、mb C．小球a、b的半徑r D．小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時(shí)間t E．記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC F．a(chǎn)球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，ma________mb(填“大于”、“小于”或“等于”)。,BE,大于,19,(3)放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時(shí)落地？如果不是同時(shí)落地，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒有影響？(不必做分析) _____________________________。 (4)為測定未放小球b時(shí)，小球a落點(diǎn)的平均位置，把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點(diǎn)對(duì)齊，如圖乙給出了小球a落點(diǎn)附近的情況，由圖可得OB距離應(yīng)為_________________________cm。 (5)按照本實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證動(dòng)量守恒的驗(yàn)證式是_____________________。,b球先落地，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響,45.95(45.93～45.97均正確),maOB＝maOA＋mbOC,20,解題探究：(1)平拋初速度利用什么來代替？ (2)驗(yàn)證動(dòng)量守恒需要知道哪些物理量？ 答案：(1)利用平拋運(yùn)動(dòng)的射程。 (2)相碰的兩個(gè)小球的質(zhì)量和碰撞前后的速度。,[解析] (1)由動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式可得：mav1＝mav1′＋mbv2，必須測量小球a和b的質(zhì)量ma、mb，B選項(xiàng)正確。小球重心離開水平軌道開始做平拋，高度一定，平拋時(shí)間一定，所以可以用射程表示速度，不需要測斜槽末端到地面的高度和平拋時(shí)間，而落點(diǎn)也是小球重心的位置，沒必要測小球的半徑，所以E選項(xiàng)正確，A、C、D選項(xiàng)都不正確。只要保證a球每次下落的高度不變就可以，不需要測出高度差h，F(xiàn)選項(xiàng)也錯(cuò)誤。所以必須得有B和E選項(xiàng)。,21,22,〔類題演練 1 〕,23,(1)若已測得打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距(已標(biāo)在圖上)。A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，則應(yīng)選________段來計(jì)算A碰前的速度，應(yīng)選________段來計(jì)算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”“BC”“CD”或“DE”) (2)已測得小車A的質(zhì)量m1＝0.4kg，小車B的質(zhì)量m2＝0.2kg，則碰前兩小車的總動(dòng)量為________kg·m/s，碰后兩小車的總動(dòng)量為________kg·m/s。 [解析] (1)從分析紙帶上打點(diǎn)情況看，BC段既表示小車做勻速運(yùn)動(dòng)，又表示小車有較大速度，因此BC段能較準(zhǔn)確地描述小車A在碰撞前的運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)選用BC段計(jì)算A的碰前速度。從CD段打點(diǎn)情況看，小車的運(yùn)動(dòng)情況還沒穩(wěn)定，而在DE段小車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，故應(yīng)選用DE段計(jì)算碰后A和B的共同速度。,BC,DE,0.420,0.417,24,25,實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新,26,實(shí)驗(yàn)測得滑塊A的質(zhì)量m1＝0.310kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.108kg，遮光片的寬度d＝1.00cm；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f＝50.0Hz。 將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰。碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示。,27,解題探究：(1)如何求滑塊A碰撞前后的速度？ (2)如何求滑塊B的速度？ (3)怎樣才能說明驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律？,28,29,30,〔類題演練 2 〕,31,(1)還需要測量的量是______________________、_________和_________。 (2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為________________________________。(忽略小球的大小),彈性球1、2質(zhì)量m1、m2,立柱高h(yuǎn),桌面高H,32,33,2年高考模擬,34,35,