2013届高考物理一轮复习第十四章 动量守恒定律 原子物理 实验十六 验证动量守恒定律 教学案.doc

【重要知识梳理】 【实验目的】 研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒． 【实验原理】 利用图-1的装置验证碰撞中的动量守恒，让一个质量较大的球从斜槽上滚下来，跟放在斜槽末端上的另一个质量较小的球发生碰撞，两球均做平抛运动．由于下落高度相同，从而导致飞行时间相等，我们用它们平抛射程的大小代替其速度．小球的质量可以测出，速度也可间接地知道，如满足动量守恒式m1v1=m1v1＇+m2v2＇，则可验证动量守恒定律． 进一步分析可以知道，如果一个质量为m1，速度为v1的球与另一个质量为m2，速度为v2的球相碰撞，碰撞后两球的速度分别为v1＇和v2＇，则由动量守恒定律有： m1v1+m2v2=m1v1＇+m2v2＇ 【实验器材】 两个小球（大小相等，质量不等）；斜槽；重锤线；白纸；复写纸；天平；刻度尺；圆规． 【实验步骤】 1.用天平分别称出两个小球的质量m1和m2； 2.按图-2安装好斜槽，注意使其末端切线水平，并在地面适当的位置放上白纸和复写纸，并在白纸上记下重锤线所指的位置O点. 3.首先在不放被碰小球的前提下，让入射小球从斜槽上同一位置从静止滚下，重复数次，便可在复写纸上打出多个点，用圆规作出尽可能小的圆，将这些点包括在圆内，则圆心就是不发生碰撞时入射小球的平均位置P点（图-40）； 4.将被碰小球放在斜槽末端上，使入射小球与被碰小球能发生正碰； 5.让入射小球由某一定高度从静止开始滚下，重复数次，使两球相碰，按照步骤(3)的办法求出入球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N； 6.过ON在纸上做一条直线，测出OM、OP、ON的长度； 7.将数据代入下列公式，验证公式两边数值是否相等（在实验误差允许的范围内）：m1·OP=m1·OM+m2·ON 【注意事项】 止状态． 4．入射球的质量应大于被碰球的质量． 5．入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下．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． 6．实验过程中，实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变． 7．m1·OP=m1·OM+m2·ON式中相同的量取相同的单位即可． 【误差分析】 误差来源于实验操作中，两个小球没有达到水平正碰，一是斜槽不够水平，二是两球球心不在同一水平面上，给实验带来误差．每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时作用力就越大，动量守恒的误差就越小．应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差． 下列一些原因可能使实验产生误差： 1．若两球不能正碰，则误差较大； 2．斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差；[来源:学科网ZXXK] O、P、M、N各点定位不准确带来了误差； 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． 【高考真题精析】 例1、某同学用图1所示装置通过半径相同的A、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1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图2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。 (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 (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 答案： (1)64.7(3分，答数在64.2到65.2范围内的都给分。) (2)A、B、D(3分，不是A、B、D的均给零分。) 例2、（16分）（1）用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图，斜槽与水平槽圆滑连接。实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点 C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。再把B求静置于水平槽前端边缘处，让 A球仍从 C处由静止滚下，A球和 B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹。记录纸上的 O点是垂直所指的位置，若测得各落点痕迹到 O点的距离：OM=2.68cm，OP=8.62cm，ON=11.50cm，并知 A、B两球的质量比为 2：1，则未放 B球时 A球落地点是记录纸上的__ __ 点，系统碰撞前总动量 P与碰撞后总动量的百分误差