《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)案.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)案.doc（4頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

實(shí)驗(yàn)七　驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 板塊一　主干梳理夯實(shí)基礎(chǔ) 　實(shí)驗(yàn)原理與操作 ◆　實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中，測(cè)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。 ◆　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。 方案二：帶細(xì)繩的擺球(相同的兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。 方案三：光滑長(zhǎng)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、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個(gè)、重垂線一條、白紙、復(fù)寫(xiě)紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。 ◆　實(shí)驗(yàn)步驟 1．方案一：利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒 (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊的質(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(cè)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)。 (4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。 2．方案二：利用擺球驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒 (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2。 (2)安裝：把兩個(gè)等大的擺球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(lái)。 (3)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)擺球靜止，拉起另一個(gè)擺球，放下時(shí)它們相碰。 (4)測(cè)速度：測(cè)量擺球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)擺球的速度；測(cè)量碰撞后擺球擺起的角度，從而算出碰撞后對(duì)應(yīng)擺球的速度。 (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。 3．方案三：利用光滑桌面上兩小車相碰驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒 (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車的質(zhì)量m1、m2。 (2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔連在小車的后面，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，把兩小車連接在一起共同運(yùn)動(dòng)。 (4)測(cè)速度：通過(guò)紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時(shí)間由v＝算出速度。 (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。 4．方案四：利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 (1)用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颉? (2)按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，并調(diào)整斜槽使斜槽末端切線水平。 (3)白紙?jiān)谙?，?fù)寫(xiě)紙?jiān)谏?，在適當(dāng)位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。 (4)不放被碰小球，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(huà)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。 (5)把被碰小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽上同一高度自由滾下，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和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N。 (6)測(cè)量OP、OM、ON的長(zhǎng)度，在誤差允許的范圍內(nèi)，看m1OP＝m1OM＋m2ON是否成立。 (7)整理好實(shí)驗(yàn)器材并放回原處。 (8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，討論碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒。 　數(shù)據(jù)處理與分析 ◆　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)行驗(yàn)證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。 (2)若利用擺球進(jìn)行驗(yàn)證，兩擺球靜止時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將擺球拉起后，兩擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。 (3)利用兩小車相碰進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，要注意平衡摩擦力。 (4)利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證，安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)注意調(diào)整斜槽，使斜槽末端水平，且選質(zhì)量較大的小球?yàn)槿肷湫∏颉? 3．探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不變。 ◆　誤差分析 1．系統(tǒng)誤差：主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求。 (1)碰撞是否為一維。 (2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動(dòng)量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)時(shí)是否平衡掉摩擦力。 2．偶然誤差：主要來(lái)源于質(zhì)量m和速度v的測(cè)量。 3．改進(jìn)措施 (1)設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動(dòng)量守恒的條件。 (2)采取多次測(cè)量求平均值的方法來(lái)減小偶然誤差。 板塊二　考點(diǎn)細(xì)研悟法培優(yōu) 考點(diǎn)實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)處理 1.實(shí)驗(yàn)方案 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌和光電門(mén)完成一維碰撞。 方案二：利用等長(zhǎng)懸線掛等大小球完成一維碰撞。 方案三：在光滑水平面上，利用兩小車和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器完成一維碰撞。 方案四：利用斜槽上滾下的小球與被撞小球完成一維碰撞。 2．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)速度的測(cè)量 方案一：滑塊速度的測(cè)量：v＝，式中Δx為滑塊擋光片的寬度(儀器說(shuō)明書(shū)上給出，也可直接測(cè)量)，Δt為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。 方案二：擺球速度的測(cè)量：v＝，式中h為小球釋放時(shí)(或碰撞后擺起的)高度，h可用刻度尺測(cè)量(也可由量角器和擺長(zhǎng)計(jì)算出)。 方案三：小車速度的測(cè)量：v＝，式中Δx是紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，可用刻度尺測(cè)量，Δt為小車經(jīng)過(guò)Δx的時(shí)間，可由打點(diǎn)間隔算出。 方案四：測(cè)入射小球速度v1＝，碰后入射小球速度v1′＝，被碰小球碰后速度v2＝。 (2)驗(yàn)證的表達(dá)式 方案一、二、三：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 方案四：m1OP＝m1OM＋m2ON。 例　[2016長(zhǎng)沙模擬]某同學(xué)用如圖甲所示的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開(kāi)始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止放置，讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開(kāi)始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。 (1)本實(shí)驗(yàn)必須測(cè)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(kāi)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________(填“大于”“小于”或“等于”)mb。 (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(méi)有影響？(不必做分析) ________________________________________________________。 (4)為測(cè)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_(kāi)_______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________________________。 嘗試解答　(1)BE　(2)大于　(3)b球先落地，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響　(4)45.95(45.93～45.97均正確) (5)maOB＝maOA＋mbOC。 (1)由動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式可得：mav1＝mav1′＋mbv2，必須測(cè)量小球a和b的質(zhì)量ma、mb，B選項(xiàng)正確； 小球重心離開(kāi)水平軌道開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)，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(cè)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(méi)必要測(cè)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(cè)出高度差h，F(xiàn)選項(xiàng)也錯(cuò)誤。 (2)為了防止出現(xiàn)A小球反彈的現(xiàn)象，必須保證ma大于mb。 (3)b球先落地，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響。 (4)用盡量小的圓，把a(bǔ)球的落點(diǎn)都圈起來(lái)，圓心就是a球落點(diǎn)的平均位置為45.95 cm。 (5)設(shè)平拋時(shí)間為t，則v1＝，v1′＝，v2＝，代入動(dòng)量守恒的表達(dá)式，得maOB＝maOA＋mbOC。 　用如圖所示裝置探究碰撞中的不變量，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上，O點(diǎn)到A球球心距離為L(zhǎng)，使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎直方向的夾角為α，A球釋放后擺到最低點(diǎn)時(shí)恰好與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫(xiě)紙的白紙D，保持α角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄到多個(gè)B球的落點(diǎn)。 (1)圖中s應(yīng)是B球初始位置到________的水平距離。 (2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有哪些？ (3)實(shí)驗(yàn)中需要驗(yàn)證的關(guān)系式是怎樣的？ 答案　(1)落地點(diǎn)　(2)L、α、β、H、s、mA、mB (3)mA＝mA＋mBs 解析　由機(jī)械能守恒定律可知A球下擺的過(guò)程有：mAgL(1－cosα)＝mAv，則A球向下擺到與B球相碰前的速度為vA＝。碰后A球的速度vA′＝，碰后B球做平拋運(yùn)動(dòng)vB′＝＝＝s。在碰撞中物體質(zhì)量與速度的乘積之和不變，則mAvA＝mAvA′＋mBvB′。故有mA＝mA＋mBs。