2010届步步高高考物理实验复习课件17：验证动量守恒定律

(6)把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚 下，使它发生正碰，重复 10 次，仿步骤(5)求出入射小球落地点 的平均位置 M 和被碰小球落地点的平均位置 N。
(7)过 O 和 N 在纸上作一直线。
(8)用刻度尺量出线段 OM、OP、ON 的长度。把两小球的质
量和相应的数值代入 m1·OP ＝m1·OM ＋m2·ON ，看是否成立。
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8
方案三：小车速度的测量：v＝ΔΔxt ，式中 Δx 是纸带上两计数 点间的距离，可用刻度尺测量，Δt 为小车经过 Δx 的时间，可由打 点间隔算出。
2．验证的表达式 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 方案四：验证的表达式 m1 OP ＝m1 OM ＋m2 ON
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2
四、实验步骤(怎么做) 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (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。
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七、误差分析(为什么) 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：如气垫导轨是否水平，两 摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。 2．偶然误差 主要来源于质量 m 和速度 v 的测量。
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考查实验原理与操作
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4
方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验
(1)测质量：用天平测出两小车的质量。 (2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过

AFG)
Байду номын сангаас
5.在“碰撞中的动量守恒”实验中,入射球每次滚下都应 从斜槽上的同一位置无初速释放,这是为了使( B)
A.小球每次都能水平飞出槽口 B.小球每次都以相同的速度飞出槽口 C.小球在空中飞行的时间不变 D.小球每次都能对心碰撞
【小结】
需验证：
？
m1OP m1OM m2 ON
游标卡尺
需验证：
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败 也是伟大的，所以不要放弃，坚持 就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
4．测量和作图有偏差；
5．仪器和实验操作的重复性不好，使得每次做实验时 不是统一标准。
【数据处理】
需验证：
？
m1OP m1OM m2 ON
游标卡尺
需验证：
？ m1OP m1OM m2ON
而 ON ON 2r
【巩固训练】 1.
2.“验证动量守恒定律”的实验必须满足的条件是( ACD ) A.轨道末端的切线必须是水平的 B.斜槽轨道必须光滑 C.入射球m1每次必须从同一高度滚下 D.入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
m1 m2
O
M
P
N
碰撞后的轨迹示意图
【实验步骤】
【注意事项】
1．斜槽末端的切线必须 水平 。
2．入射小球每次都必须从斜槽上 同一高度由静止 释放。 方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手 释放小球。
3．入射小球的质量应 大于 被碰球的质量。

kg·m/s =1.03 kg·m/s。
(3)在误差允许的范围内,小车A、B组成的系统碰撞前后总动量守恒。
答案 (1)BC DE
(2)1.035 1.03 (3)守恒
当堂检测
1.某同学用如图甲所示的装置做验证动量守恒定律的实验。斜槽末端的重垂
线在白纸上所指的位置记为O点。先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止
空中飞出的水平距离OP,以及入射小球与被碰小球碰撞后分别在空中飞出的水
平距离OM和ON,若在实验误差允许的范围内m1OP=m1OM+m2ON,就验证了小
球组成的系统碰撞前后总动量守恒。
2.实验方法
【实验器材】斜槽、铅垂线、质量不等的小球、白纸、复写纸、刻度尺、
圆规、三角板、天平等。
【实验步骤】(1)用天平测出两个小球的质量,并选定质量大的小球为入射
平射程替代速度。
答案 ×
(5)利用斜槽验证动量守恒时,入射小球的质量可以小于被碰小球的质量。
(
)
解析 为保证入射小球碰后不反弹,其质量不能小于被碰小球的质量。
答案 ×
(6)利用斜槽验证动量守恒时,两小球碰后的速度大小可以用它们做平抛运
动的水平距离替代。(
答案 √
)
课堂篇 探究学习
问题一
实验原理、操作和数据处理的考查
t1'、t2。
【数据处理】
比较项
碰撞前
m1
质量
速度
v1
m2
碰撞后
m1
m2
v2
v1'
v2'
总动量
结论:碰撞前两滑块的动量之和等于碰撞后两滑块的动量之和。
【注意事项】(1)气垫导轨是一种精度较高的现代化仪器,切忌振动、重压,

答案 (1)65.7 (2)ABD (3)C
例2 如图4为实验室中验证动量守恒定律的实验装置示意
图．
(1)若入射小球质量为m1，半径为；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＝r2
D．m1<m2，r1＝r2
图4
(2) 为 完 成 此 实 验 ， 以 下 所 提 供 的 测 量 工 具 中 必 需 的 是
(3)不碰撞时入射小球平抛的水平射程为 OP ，相碰后入射 小球平抛的水平射程为 OM ，被碰小球平抛的水平射程为 ON ，碰撞前的动量可表示为m1 OP ，碰撞后的动量可表示为 m1 OM ＋m2 ON ，所以只要关系式m1 OP ＝m1 OM ＋m2 ON 成 立即可．
________．(填下列对应的字母)
A．直尺
B．游标卡尺
C．天平
D．毫米刻度尺
E．秒表
(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰 前入射小球落点的平均位置，则关系式(用m1、m2及图中字母 表示)______________成立，即表示碰撞中动量守恒．
(4)在实验装置中，若斜槽轨道是光滑的，则可以利用此装
7．用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度，把两个小球 的质量和相应的长度数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式 是否成立．
8．整理好实验器材放回原处．
五、误差分析 实验中发现碰撞后系统(m1、m2)水平方向的总动量小于碰 撞前系统水平方向的总动量，误差主要来源于： 1．没做到准确正碰，则误差较大；斜槽末端若不水平， 则得不到准确的平抛运动而造成误差． 2．O、P、M、N各点定位不准确，测量和作图有偏差．

图8所示，则入射小球碰撞前的动量是
，入射小球在碰撞后的动量是 ，
被碰小球的动量是
，由此得出结论
。
5
为了验证两小球A和B在碰撞中的动量守恒，采用图9 (a)中所示的装置进行实
验．图9(b)为某次碰撞实验得到的在白纸上记录的两小球落点图．请根据图9(b)中
的落点位置关系，分析这次实验中存在的一个问题是
实验验证动量守恒定律
1
2
数据处理 入射球、被碰球都是从同—高度开始做平抛运动，故它们平抛运动的时间都相同， 设为t，入射球从斜槽轨道上某—点由静止释放后，落在P点，它平抛运动的起点为 斜槽轨道的末端，共平抛运动的水平位移为OP，水平速度v′=OP/t，入射球从斜槽 轨道上的同一点由静止释放，与被碰球碰撞后分别落在M、N点，它们的水平速度 分别为v1′=OM/t，v2′=ON/t，如果动量守恒，则应有m1v1 = m1v1’ + m2v2’，亦即 m1OP= m1OM+ m2ON，只要证明这个关系正确，就验证了机械能守恒。
8
用如图所示装置来验证动量守恒定律，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的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬 线在A球释放前伸直，且线与竖直线夹角为α，A球释放后摆到最低点时恰与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 面上铺有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 录到多个B球的落点．
(1)把两滑块A、B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡 销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状 态．
(2)按下电钮，使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，

《高中物理实验》课件：验证动量守 恒定律
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
ห้องสมุดไป่ตู้
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭

；
(2)第一次实验数据不理想，你认为下列哪些同学的说法有道理 ；
A．小刘认为：把水平轨道左侧略微垫高一点，使得滑块在水平轨道上做匀
速直线运动
B．小李认为：测量位移时，A、B滑块都应该读右侧面所对的位置坐标
C．小王认为：读A、B滑块左侧面所对的位置坐标
D．小张认为：读滑块A右侧面的位置坐标，读滑块B左侧面的位置坐标
端必须水平、每次必须从同一个高度静止释放小球、为使小球碰后不反弹，
则实验中两个小球的质量应满足m₁ > m₂，轨道光滑与否对实验无影响。
故选ABC。
课堂反馈
（3）[1]碰前的动量为1 = 1 1 = 1


碰后的动量之和为2 = 1 ′1 + 2 ′2 =

1

+

2

3、实验数据记录与处理
比较项
质量
时间
前
m1
θ1
4、实验结论
m1 1 cos m1 m2 1 cos
后
m2
β1
m1
θ2
m2
β2
结论:碰撞前两小球的
动量之和等于碰撞后两
小球的动量之和。
六、实验方案
方案四：用打点计时器验证动量守恒
1、实验器材
2、设计思路
（1）如何调节使该实验装置动量守恒？
见解。
一、驱动问题
向一边拉扯小球，
从静止释放小球和V形滑
片车。观察小车在小球
的反复敲击下能否持续
向一侧不断前进呢。如
果不能，能解释为什么
吗？我们可以怎么去验
证碰撞过程动量的守恒
量呢？
怎样操作，才会让小车持续向一侧运动下去呢？

03
注意事项
ZHUYISHIXIANG

03
注意事项
ZHUYISHIXIAN G
0
小球抛出时的切线水
1
平；
0
每次A小球都要从同一
2
高度由静止开始下滑
0 3
； 小球要保证对心碰撞;
0 4
入射小球的质量mA与
被撞小球质量mB关系
为 mA>mB；
0 5
圆规画圆时要用尽可
能小的圆把所有小球
落点都圈在里面。
04
结果与分析
JIEGUOYUFENXI
数据记录
mA= kg mB= kg 2r= mm OO'=2r= cm OP= cm OM= cm ON= cm
误差分析
系统误差：主要来源于装 置本身是否符合要求，即：
碰撞是否为一维碰撞。 实验是否满足动量守恒
的条件：如抛出点轨道 是否水平，两球是否等 大。
实验步骤
SHIYANBUZHO U
安装好实验装置， 注意使试验器的 斜槽末端点的切 线水平。
AB
准确记下重锤 线所指的位置 O。
OO M P '
把被碰球放在斜槽前的支柱上， 调节实验装置使两球处于同一 高度，且两球的球心和槽轴线 在同一直线上。
垫木板和白纸时，要使木板 水平。
N
02
实验步骤
SHIYANBUZHO U
小球做平抛运动，相同落地时间抛出的水 平距离与速度成正比。
AB
即只需验证 mAOP=mAOM+mBO'N。
OO M P N '
02
实验步骤
S H I YA N B U Z H O U

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RJ版 ·物理 新课标高考总复习
[尝试解答] (1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块． (2)作用前系统的总动量为滑块 1 的动量 p0＝m1v0. v0＝00..21 m/s＝2 m/s，p0＝0.31×2 kg·m/s＝0.620 kg·m/s.作用后系统 的总动量为滑块 1 和滑块 2 的动量和，且此时两滑块具有相同的速度 v， v＝00.1.1648 m/s＝1.2 m/s，p＝(m1＋m2)v＝(0.310＋0.205)×1.2 kg·m/s＝ 0.618 kg·m/s. (3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦． [答案] (1)接通打点计时器的电源 放开滑块1
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(2)实验中必须测量的物理量是__________．
A．小球的质量m1和m2
B．小球起始高度h
C．小球半径R1和R2
D．小球起飞的时间t
E．桌面离地面的高度H
F．小球飞出的水平距离s
[解析] 此题考查验证动量守恒定律实验的根本原理和实验方法．
(1)实验中为保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，要使两球
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⑥先________________，然后________________，让滑块带动纸 带一起运动；
⑦取下纸带．重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如上图(b)所示； ⑧测得滑块1的质量310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g. 完善实验步骤⑥的内容． (2)打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前 系统的总动量为______________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总 动量为__________kg·m/s.(保存三位有效数字) (3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是 ______________________________________．

(1)碰撞后B球的水平射程应取为 ______________cm.
(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须 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球或B球的直径
[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 迹分布均匀且点间距较大的BC段来计算 碰前A的速度，点迹分布均匀且点间距较 小的DE段来计算碰后A和B的共同速度．
(2)由图乙可知，碰前A的速度和碰后A和 B的共同速度分别为：
故碰撞前后的总动量分别为： p＝mAvA＝0.40×1.05kg·m/s＝
0.420kg·m/s p′＝(mA＋mB)vA′ ＝(0.40＋0.20)×0.695kg·m/s
可见，在实验误差允许的范围内，碰撞前 后系统的动量是守恒的．
[答案] (1)BC DE (2)0.420 0.417
6．把被碰小球m2放在斜槽末端，再让入 射小球m1从原来的高度处由静止开M始滚 下，使两球发生正N碰，重复10次，仿步 骤(5)求出入射小球落地点的平均位置 和被碰小球落地点的平均位置 .如上 图．
7．用刻度尺量出线段OM、OP、ON的
长度．
m1·OM＋
m2·8O．N 分别算出m1·OM、m1·OP、m2·ON， 看
r/c mA/ mg
mB /
g
OM/ cm
ON/ c m
OP/ c m
根 量 p2＝p据1＝_上0_.55_述___数2__0__00据.____可1__0_0_求.___出_1，_5两_.7两1_球；球6碰由4碰撞.1此9后前，的4的7得总.92总到动动的量 研究结论是__________________．