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1动量动量（选考）（选考）实验：验证动量实验：验证动量守恒定律守恒定律第十四章2 一、实验目的 验证碰撞中的动量守恒. 二、实验原理 如图14-3-1所示，质量分别为m1和m2的A、B两个小球发生正碰，若碰前m1入射、m2静止，碰撞后两个小球从水平轨道水平飞出做平抛运动且下落高度相同，则飞行时间相等.3 若用飞行时间作为单位时间，则小球水平速度在数值上等于小球平抛运动的水平位移，测出小球的质量m1、m2，两球碰撞前后水平运动位移s1、s1、s2，若m1s1=m1s1+m2s2成立，则可验证动量守恒定律.图图14-3-14 三、实验器材 斜槽、两个大小相等质量不等的小球、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规. 四、实验步骤 1.用天平称量两个小球质量m1、m2；5 2.将斜槽固定在桌边，使斜槽末端切线水平，使小球在轨道水平部分任意位置均能静止; 特别提示1：该方法是一种判断斜槽末端切线是否水平的简便方法. 3.在水平地面上铺放白纸，白纸上铺放复写纸，用胶带固定； 4.在白纸上记下重垂线锤尖所指的位置O,即为小球平抛运动水平位移的起始点；6 5.先不放被碰小球，取质量较大的m1小球从斜槽上某一固定高度处由静止开始滚下，重复实验十次，用圆规画尽可能小的圆把所有小球落点圈在圆内，圆心就是入射小球不发生碰撞情况下的平均落地点P; 特别提示2：此步骤中的利用圆规确定小球平均落地点的方法在很多实验中可迁移应用.若有个别落点偏离圆圈过远，则说明该落点误差较大，应将该点予以剔除.7 6.把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从原来固定高度处由静止开始滚下，使它们发生正碰，重复此操作10次，用同样方法确定入射小球平均落点位置M和被碰小球平均落点位置N; 7.用刻度尺量出线段长度 、 .和； 8.将各测量值代入p=m1 ，p= m1 +m2 ，看碰前、碰后系统总动量是否相等,得出结论.OPOMONOPOMON 确定小球碰撞前后三个落点的位置 某同学用如图14-3-2所示的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，O点是水平槽的末端R在记录纸上的竖直投影点.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止释放，落到铺在水平地面上的记录纸上，留下痕迹.9 重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，设该情况下A落地点记为号位置. 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落点痕迹，同样重复10次， 设此情况下A、B落地点分别记为号、号位置.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.则10图图14-3-211 (1)以上记录的号、号、号位置分别在、.(选填“甲”、“乙”、“丙”) (2)若球在甲、乙、丙处落地痕迹如图14-3-3(甲)、(乙)、(丙)所示，则未碰撞的A球落下水平射程应为 cm, 发生碰撞的A、B球水平射程应分别为cm、cm.图图14-3-312 (1)设入射小球不发生碰撞情况下飞出速度为v0，入射小球在发生碰撞情况下飞出速度为v1，被碰小球飞出速度为v2，由于v1v0v2,三种情况下小球平抛飞行时间相等，得小球平抛运动的水平位移大小关系为v1tv0tv2t.因此甲位置为入射球在发生碰撞情况下在水平地面上的落地点，乙为入射球在不发生碰撞情况下在水平地面上的落地点，丙为被碰球在发生碰撞情况下在水平地面上的落地点.答案：乙、甲、丙.13 (2)用圆规画尽可能小的圆把所有小球落点圈在圆内，圆心即为平均落地点.未碰撞的A球落下水平射程应为45.6cm(45.046.2cm范围内), 发生碰撞的A、B球水平射程应分别为17.2cm(17.018.0cm范围内)和64.7cm(64.265.2cm范围内).14 变式训练变式训练1：在做验证动量守恒定律实验中：在做验证动量守恒定律实验中： (1)某次实验测得小球的落点情况如图某次实验测得小球的落点情况如图14-3-4所所示，假设碰撞过程动量守恒，则入射小球的质量示，假设碰撞过程动量守恒，则入射小球的质量m1和被碰小球的质量和被碰小球的质量m2之比之比m1 m2=_ (2)在实验中，根据小球的落地情况，若等式在实验中，根据小球的落地情况，若等式=_成立，则可证明碰撞中系统的动量成立，则可证明碰撞中系统的动量守恒守恒图143415 解析：解析：(1)若动量守恒，有若动量守恒，有m1 =m1 +m2 即即m125.5=m115.5+m240.0 解得解得m1m2=41 (2)由由m1 =m1 +m2 得得 =OPOMON12m (OP - OM )mOPOMONON16 误差分析 在“验证动量守恒定律”的实验中，入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是( ) A.释放点越低，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小17 B.释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小 C.释放点越高，两球碰后水平位移越大，水平位移测量的相对误差越小 D.释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，斜槽对被碰小球阻力越小18 入射小球释放点越高，两球相碰时速度越大，相互作用力越大，外力的冲量相对越小，碰撞前后的水平位移越大，测量水平位移的相对误差越小，又斜槽对被碰小球的阻力与碰撞的作用力无关，故A、B、D均错误，只有C项正确. 19 变式训练2：在“验证动量守恒定律”实验中，下列关于小球落点的说法，正确的是() 如果小球每次从同一点无初速度释放，重复几次的落点一定是重合的 由于偶然因素的存在，重复操作时小球落点不重合是正常的，但落点应当比较密集 测定P的位置时，如果重复10次的落点分别是P1、P2、P3、P10,则OP应取OP1、OP2、OP3、OP10的 平均值，即OP= 用半径尽可能小的圆把P1、P2、P3、P10圈住，这个圆的圆心就是入射小球落点的平均位置P A.B. C.D.1231010OPOPOPOP 解析：解析：虽然小球每次从同一点无初速度释虽然小球每次从同一点无初速度释放，但是由于在操作过程中的偶然因素的影响，放，但是由于在操作过程中的偶然因素的影响，不会每次都落到同一个点上，否则就没有必要不会每次都落到同一个点上，否则就没有必要重复重复10次了因此，次了因此，是错误的，是错误的，是正确是正确的在实验中寻求落点，是利用半径尽可能小的在实验中寻求落点，是利用半径尽可能小的圆把的圆把10个点圈住，这个圆的圆心就是入射小个点圈住，这个圆的圆心就是入射小球落点的平均位置球落点的平均位置P.因此，因此，是错误的，是错误的，是是正确的正确的答案为答案为D.
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