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实验八验证动量守恒定律;夯实双基;基础梳理;[实验步骤]
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.
;实验方案二:利用等长摆球完成一维碰撞实验
[实验器材]
带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等.
;[实验步骤]
1.测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2.
2.安装:把两个等大小球用等长细线悬挂起来.
3.实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰.
4.测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度.
5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验.
6.验证:一维碰撞中的动量守恒.;实验方案三:利用两辆小车完成一维碰撞实验
[实验器材]
光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥.
;[实验步骤]
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,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.
3.实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一个整体运动.
4.测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间,由v=算出速度.
5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验.
6.验证:一维碰撞中的动量守恒.;实验方案四:利用斜槽滚球验证动量守恒定律
[实验器材]
斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等.
[实验步骤]
1.测质量:用天平测出两小球的质量,并选定
质量大的小球为入射小球.
2.安装:按照如图所示安装实验装置.调整固
定斜槽使斜槽底端水平.
3.铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置
铺放好.记下重垂线所指的位置O.;4.放球找点:不放被撞小球,每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次.用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面.??心P就是小球落点的平均位置.
5.碰撞找点:把被撞小球放在斜槽末端,每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次.用步骤4的方法标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N.如图所示.
;6.验证:连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度.将测量数据填入表中.最后代入m1·OP=m1·OM+m2·ON,看在误差允许的范围内是否成立.
7.结束:整理好实验器材放回原处.
[数据处理]
验证的表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON.
;三、误差分析
1.系统误差:主要来源于实验器材及实验操作等.
(1)碰撞是否为一维碰撞.
(2)气垫导轨是否完全水平,摆球受到空气阻力,小车受到长木板的摩擦力,入射小球的释放高度存在差异.
2.偶然误差:主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量.
;四、注意事项
1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”.
2.方案提醒
(1)若利用气垫导轨进行验证,给滑块的初速度应沿着导轨的方向.
(2)若利用摆球进行验证,实验前两摆球应刚好接触且球心在同一水平线上,将摆球拉起后,两摆线应在同一竖直平面内.
(3)若利用两小车相碰进行验证,要注意平衡摩擦力.
(4)若利用平抛运动规律进行验证,安装实验装置时,应注意调整斜槽,使斜槽末端水平,且选质量较大的小球为入射小球.;素养发展;(2024·常熟期中)某同学用如图甲所示装置做“验证动量守恒定律”实验.图中O是斜槽水平末端在记录纸上的垂直投影点,P为未放被碰小球时入射小球的平均落点,M为与被碰小球碰后入射小球的平均落点,N为被碰小球的平均落点.;解析:为使小球离开轨道做平抛运动,保证出射速度水平,所以轨道末端必须水平,故A正确;在实验过程中,小球的落点通过白纸和复写纸获得,若移动白纸将不能确定小球的位置,但复写纸可以移动,故B错误;为防止入射小球碰后反弹,则入射小球的质量必须大于被碰小球的质量,两球的半径相同,故C错误;同一组实验中,入射小球必须从同一位置由静止释放,以保证到达底端做平抛运动时的速度相同,故D正确.;(2)实验中,除测量平抛射程OM、ON、OP外,还必须测量的物理量有(填选项字母)_____.
A.测量入射小球质量m1和被碰小球质量m2
B.测量抛出点距地面的高度H
C.测量S离水平轨道的高度h
D.测量入射小球半径r1和被碰小球半径r2;解析:根据动量守恒定律有m1v0=m1v1+m2v2
抛出后各自做平抛运动,则水平方向x=vt
联立代入具体射程可得m1OP=m1OM+m2ON
可知,除测量平抛射
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