2013届高三物理一轮复习课件(粤教版)：第6章 第2节 实验：验证动量守恒定律

1．对实验的要求不明确． 2．不能准确确定小球的起点与落点． 3．不理解实验原理导致对所需测量的物理量不 清楚．
【例2】某同学用图6- 6(甲)所示装置通过半径相同的 2A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜 槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定 位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸 上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕 迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球 仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球 分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作 10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上垂直投影点.
图6- 8 2-
____ ____ ____ ____ ____ ___、 L 、 H 、 s 、 mA 、 mB 等物理量(用字母
表示)．
1 为了验证两球碰撞过程动量守恒，应测量、 2 用测得的物理量表示碰撞前A球、B球的动量：
2l
0 p A mA 2 gL(1 cos ) ，pB ____ ，碰撞后A球、B球 _______________ g mB s 的动量：p A mA 2 gL(1 cos )，pB ___________ . _______________
(3)如碰撞小球的半径为r1，质量为m2，实验记录下小 球的落点为M、P、N，如图6- 5所示，则本实验验证 2动量守恒的根据是看__________________________．
【解析】 (1)切线沿水平方向；保证入射小球和被碰小 球在碰后都能做平抛运动． (2)较高位置；因为入射球在碰撞前可获得较大的 速度，和被碰球之间的相互作用时间可以缩短，增大 它们之间的相互作用力，球所受的阻力可忽略不计． (3)m1OM+m2ON是否与m1OP相等． 【点评】 验证动量守恒定律是力学的重要实验，在高 考中占有重要地位．
碰撞后，小球A继续摆动并推动轻杆，一起运动，碰后 的速度也可以由机械能守恒定律算出，由计算式： 1 mAv2 mA gL(1 cos )可以看出，需要测出，对于小 A 2 1 2 球B，碰撞后做平抛运动，由平抛知识H gt 和s v B t 2 g 得vB s .由此可以看出需要测量s、H . 2H 根据上面求出p A mA 2 gL(1 cos )，pB 0，p A mA g 2 gL(1 cos )，pB mB s . 2H
【解析】1 要验证动量守恒定律mAv A mAv A mB vB 需要 测量的物理量有：两个小球的质量mA、mB，碰撞前后的 速度v A、v A、vB.对于小球A，从某一固定位置摆动到最 低点与小球B碰撞时的速度可以由机械能守恒定律算出， 1 2 mAv A mA gL(1 cos )，由此可以看出需要测出从悬点 2 到小球A的球心间的距离L和摆线与竖直方向的夹角，
【切入点】通过纸带和文字叙述进行判断，速度大时 点之间距离大．要知道平均速度的求法． 【解析】 ①因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动， 且碰后A与B黏合在一起，其共同速度比A原来的速度 小．所以应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A 的碰前速度，点间距小的DE段计算A和B碰后的共同 速度．
②由图可知，碰前A的速度和碰后AB的共同 速度分别为 10.5 10 2 vA m/s 1.05m/s 0.02 5 6.95 10 2 v A v AB 0.695m/s 0.02 5 故碰撞前后的总动量分别为： p mAv A 0.40 1.05kg m/s 0.420kg m/s p mA mB v A 0.40 0.20 0.695kg m/s 0.417kg m/s，在误差允许的范围内系统动量守恒．
第2节
实验：验证动量守恒定律
基本实验过程
【例1】在“验证动量守恒定律”的实验中，为了使 实验得到较好的效果： (1) 在 调 整 实 验 装 置 时 ， 应 注 意 调 整 轨 道 末 端 ___________；这是为了_______________________． (2)在做实验时，比较斜槽轨道上较低位置和较高位置， 应选择_______释放小球， 理由是___________________． 图6- 5 2-
图6- 7 2-
(1)若已得到打点纸带如图(乙)所示，并测得各计 数点间的距离在图上标出A为运动起始的点，则应选 __________段来计算A碰前的速度，应选__________ 段来计算A和B碰后的共同速度． (2)已测得小车A的质量mA=0.40kg，小车B的质量 mB=0.20kg ， 则 由 以 上 结 果 可 得 碰 前 总 动 量 =___________kg•m/s，碰后总动量=_________kg•m/s. 得到的结论是______________________________．(计 算结果保留三位有效数字)
B球落点痕迹如图(乙)所示，其中米尺水平放置，且平 行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．
图6- 6 2-
(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm. (2)在以下选项中，哪些不是本次实验必须进行的测量？ 答________(填选项号)． A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的 距离； B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离； C．测量A球与B球的直径； D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比)； E．测量G点相对于水平槽面的高度．
【错解一】 (1)64.47. 【错解二】 (1)随便找一个落点来测量． 【错解三】 (2)ABCD 【错解原因】 错解一在于没有仔细观察刻度尺的刻度， 该刻度尺为厘米刻度尺，故其最小分度为cm，应估读 到0.1cm位．
错解二是因为不明白如何取平均值． 错解三为典型错误，原教材小球B放在小支柱上 时的正上方，故需要测量A、B球的直径，而本题B放 在斜槽的末端，其平抛起点即为O点，则不必测量小 球的直径，此错误的根本原因在于不明确我们需要测 量的是A、B平抛的水平位移，故其平抛的抛出点的正 下方即为水平位移的起点．
【思维拓展】本题说明了另外一种验证动量守恒定律 的例子，值得注意其方法，下题还列举了用摆球做实 验验证动量守恒的实例．对于相关的实验，在解析过 程中要从实验原理出发进行研究，不能对实验器材和 实验步骤进行死记硬背．
跟踪训练1 用如图6- 8所示的装置验证动量守恒定 2律，质量为mA 的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB 的钢球B放在离地面高度为H的水平面上，O点到A球 球心的距离为L，使悬线在A球释放前张直，且与竖直 线的夹角为α；A释放后摆动到最低点时恰好与B球正 碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹 角β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的 白纸D.保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上 记录了多个B球的落点．图中s是B球平均落点到平台 边缘的水平距离．
【正解】 (1)A球与B球碰后都做平抛运动，高度相同， 在空中运动时间都相同，水平射程与其速度成正 比．水平射程是落点到O点的水平距离，而落点是将 10 个 痕 迹 点 用 尽 量 小 的 圆 圈 起 来 ， 其 圆 心 即 为 落 点．从尺上读数就可读出64.2cm～65.2cm. (2)此实验使用平抛运动的实验装置，两小球抛出 点相同，都从R处抛出，故不用测量两小球的直 径．CE选项不选．
【答案】 (1)64.2～65.2 (2)ABD 【纠错心得】 ①用作圆法找出平均落点后再读数；② 本实验装置没有小支柱，两小球做平抛运动的起点相 同．

题型
验证动量守恒定律实验的迁移运用
【例3】某同学设计了一个用打点计时器验证动量守 恒定律的实验，在小车A的前端黏有橡皮泥，设法使 小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰 并黏在一起，继续做匀速运动，设计如图6- 7(甲)所 2示，在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频 率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．