高考物理一轮精细复习 （必备基础点拨+高考考点集结+考点专训）实验《 验证动量守恒定律》》课件

一、实验目的一、实验目的验证碰撞中的动量守恒。验证碰撞中的动量守恒。二、实验原理二、实验原理在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1和和m2及及碰撞前、后物体的速度碰撞前、后物体的速度v1、v2及及v1、v2，找出碰撞前的，找出碰撞前的动量动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前、后动量是否守恒。看碰撞前、后动量是否守恒。超链接超链接三、实验器材三、实验器材方案一：方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：方案二：带细线的摆球带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角器、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。坐标纸、胶布等。方案三：方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个两个)、天平、撞针、橡皮泥。天平、撞针、橡皮泥。方案四：方案四：斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。四、实验步骤四、实验步骤方案一：方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验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。测质量：用天平测出滑块质量。(2)安装：正确安装好气垫导轨。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两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量；改变滑块的质量；改变滑块的初速度大小和方向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。验证：一维碰撞中的动量守恒。方案二：方案二：利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰撞实验维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小球的质量测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。(2)安装：把两个大小相等的小球用等长悬线悬挂起安装：把两个大小相等的小球用等长悬线悬挂起来。来。(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。它们相碰。(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出测速度：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，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。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。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。验证：一维碰撞中的动量守恒。方案三：方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验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。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，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。碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。(3)实验：接通电源，让小车实验：接通电源，让小车A运动，小车运动，小车B静止，静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动。动。(5)改变条件：改变碰撞条件、重复实验。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。验证：一维碰撞中的动量守恒。方案四：方案四：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验验(1)先用天平测出小球质量先用天平测出小球质量m1、m2。图实图实161(2)按图实按图实161所示那样安装好实验装置，将斜所示那样安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，调节实验装置槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射小球使两小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平。正碰后的速度方向水平。(3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。(4)在白纸上记下重垂线所指的位置在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射，它表示入射球球m1碰前的位置。碰前的位置。(5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点点P。(6)把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一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，重复高度滚下，使它发生正碰，重复10次，仿步骤次，仿步骤(5)求出入求出入射小球落地点的平均位置射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位和被碰小球落地点的平均位置置N。(7)过过O和和N在纸上作一直线。在纸上作一直线。(8)用刻度尺量出线段用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。把两小的长度。把两小球的质量和相应的数值代入球的质量和相应的数值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立。看是否成立。六、注意事项六、注意事项1前提条件前提条件碰撞的两物体应保证碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”。2方案提醒方案提醒(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。意利用水平仪确保导轨水平。(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。两条摆线应在同一竖直面内。(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力。片用以平衡摩擦力。(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：若利用斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；选质量较大的小球作为入射小球；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。始终保持不变。3探究结论探究结论寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。七、误差分析七、误差分析1系统误差系统误差主要来源于装置本身是否符合要求，即：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。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。平，两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。2偶然误差偶然误差主要来源于质量主要来源于质量m和速度和速度v的测量。的测量。实验原理与操作实验原理与操作 例例1某同学用如图实某同学用如图实162所示的所示的装置通过半径相同的装置通过半径相同的A、B两球两球(mAmB)的的碰撞来验证动量守恒定律，图中碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，是斜槽，QR为水平槽。实验时先使为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一球从斜槽上某一固定位置固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作留下痕迹。重复上述操作10次，得到次，得到10个落点痕迹。再把个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置球仍从位置G由静止由静止开始滚下，和开始滚下，和B球碰撞后，球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下球分别在记录纸上留下图实图实162各自各自的落点痕迹。重复这种操作的落点痕迹。重复这种操作10次。图实次。图实162中中O点是水平槽末端点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点。在记录纸上的竖直投影点。B球落点痕球落点痕迹如图实迹如图实163所示，其中米尺水平放置，且平行于所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与所在的平面，米尺的零点与O点对齐。点对齐。图实图实163(1)碰撞后碰撞后B球的水平射程应取为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？在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？_(填选项号填选项号)A水平槽上未放水平槽上未放B球时，测量球时，测量A球落点位置到球落点位置到O点的距点的距离离BA球与球与B球碰撞后，测量球碰撞后，测量A球落点位置到球落点位置到O点的距离点的距离C测量测量A球或球或B球的直径球的直径D测量测量A球和球和B球的质量球的质量(或两球质量之比或两球质量之比)E测量水平槽面相对于测量水平槽面相对于O点的高度点的高度(3)实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验中，关于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实验影响的说法中正确的是 ()A释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小越小，误差越小B释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小大，轨道对被碰小球的阻力越小解析解析(1)如题图所示，用尽可能小的圆把小球落如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7 cm。(2)小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系。实验中要测量平位移的大小关系表示速度的大小关系。实验中要测量的数据有：两小球的质量的数据有：两小球的质量m1、m2，三个落点到，三个落点到O点的距点的距离离x1、x2、x。所以应选。所以应选A、B、D。(3)入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影响越小，可以较好地满足动量相碰时内力越大，阻力影响越小，可以较好地满足动量守恒的条件，有利于减小误差，故守恒的条件，有利于减小误差，故C正确。正确。答案答案(1)65.7(2)A、B、D(3)C题组演练题组演练1某同学用如图实某同学用如图实164所示的装所示的装置来验证动量守恒定律。图中置来验证动量守恒定律。图中PQ为斜槽，为斜槽，QR为水平槽。实验时先为水平槽。实验时先使使a球从斜槽上某一固定位置球从斜槽上某一固定位置G由由静止开始滚下，落到位于水平地面静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。关于小球落点的下列说法的记录纸上，留下痕迹。关于小球落点的下列说法中正确的是中正确的是 ()图实图实164A如果小球每一次都从同一点无初速释放，重复几次如果小球每一次都从同一点无初速释放，重复几次的落点应当是重合的的落点应当是重合的B由于偶然因素存在，重复操作时小球的落点不重合由于偶然因素存在，重复操作时小球的落点不重合是正常的，但落点应当比较密集是正常的，但落点应当比较密集C测定测定B点位置时，如果重复点位置时，如果重复10次的落点分别为次的落点分别为B1、B2、B3、B10，则，则OB应取应取OB1、OB2、OB3OB10的平均值，的平均值，即即OB(OB1OB2OB10)/10D用半径尽量小的圆把用半径尽量小的圆把B1、B2、B3B10圈住，这个圆圈住，这个圆的圆心就是入射球落点的平均位置的圆心就是入射球落点的平均位置B解析：重复操作时小球的落点不会全重合，但距离应较近。解析：重复操作时小球的落点不会全重合，但距离应较近。确定落点位置的方法是画最小的圆圈定落点，圆心作为落确定落点位置的方法是画最小的圆圈定落点，圆心作为落点位置。点位置。答案：答案：BD2如图实如图实165所示为实验室中验证动量守恒的实验所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图。装置示意图。(1)若入射小球质量为若入射小球质量为m1，半径为，半径为r1；被碰小球质量为；被碰小球质量为m2，半径为，半径为r2，则，则 ()图实图实165Am1m2，r1r2Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2(2)为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是_。(填下列对应的字母填下列对应的字母)A直尺直尺B游标卡尺游标卡尺C天平天平D弹簧秤弹簧秤E秒表秒表(3)设入射小球的质量为设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为，被碰小球的质量为m2，P为为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式碰前入射小球落点的平均位置，则关系式(用用m1、m2及及图中字母表示图中字母表示)_成立，即表示碰撞成立，即表示碰撞中动量守恒。中动量守恒。解析：解析：(1)两小球要选等大的，且入射小球的质量应大些，两小球要选等大的，且入射小球的质量应大些，故选故选C。(2)该实验必须测出两球平抛的水平位移和质量，故必须该实验必须测出两球平抛的水平位移和质量，故必须用到直尺和天平，因两球平抛起点相同，不用测小球直用到直尺和天平，因两球平抛起点相同，不用测小球直径，故用不到径，故用不到B。数据处理与误差分析数据处理与误差分析例例2如图实如图实166所示，用所示，用“碰撞实验器碰撞实验器”可可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。碰撞前后的动量关系。图实图实166(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量易的。但是，可以通过仅测量_(填选项前的符填选项前的符号号)，间接地解决这个问题。，间接地解决这个问题。A小球开始释放高度小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程小球做平抛运动的射程(2)图实图实166中中O点是小球抛出点在地面上的垂点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上多次从斜轨上S位置静位置静止释放，找到其平均落地点的位置止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将静置于轨道的水平部分，再将入射球入射球m1从斜轨上从斜轨上S位置静止释放，与小球位置静止释放，与小球m2相碰，并相碰，并多次重复。多次重复。接下来要完成的必要步骤是接下来要完成的必要步骤是_。(填选项前的填选项前的符号符号)A用天平测量两个小球的质量用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球测量小球m1开始释放高度开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度测量抛出点距地面的高度HD分别找到分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程测量平抛射程OM、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为为_(用用(2)中测量的量表示中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰；若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为撞。那么还应满足的表达式为_(用用(2)中测量的中测量的量表示量表示)。图实图实167(5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用增大。请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程平抛运动射程ON的最大值为的最大值为_cm。 (2)本实验要验证的是本实验要验证的是m1OMm2ONm1OP，因此，因此要测量两个小球的质量要测量两个小球的质量m1和和m2以及它们的水平射程以及它们的水平射程OM和和ON，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，没有必要测量小球平均落点，没有必要测量小球m1开始释放的高度开始释放的高度h和抛出和抛出点距地面的高度点距地面的高度H。故应完成的步骤是。故应完成的步骤是ADE或或DEA或或DAE。答案答案(1)C(2)ADE 或或DEA 或或DAE(3)m1OMm2ONm1OPm1OM2m2ON2m1OP2(4)142.911.01(5)76.8题组演练题组演练3如图实如图实168甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，启动打点计时器甲车受到水平向右的冲量。运动一段启动打点计时器甲车受到水平向右的冲量。运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动。距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动。图实图实168纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图实纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图实168乙所示，电源频率为乙所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车运动速度大小为，则碰撞前甲车运动速度大小为_ m/s，甲、乙两车的质量比，甲、乙两车的质量比m甲甲 m乙乙_。答案：答案：0.62 14某同学利用打点计时器和气垫导轨做某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守验证动量守恒恒定律定律”的实验，气垫导轨装置如图实的实验，气垫导轨装置如图实169甲所示，甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。图实图实169(1)下面是实验的主要步骤：下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；水平；向气垫导轨空腔内通入压缩空气；向气垫导轨空腔内通入压缩空气；把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；带始终在水平方向；使滑块使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块把滑块2放在气垫导轨的中间；放在气垫导轨的中间；先先_，然后，然后_，让滑块带动纸，让滑块带动纸带一起动；带一起动；取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图乙所取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图乙所示；示；测得滑块测得滑块1的质量为的质量为310 g，滑块，滑块2(包括橡皮泥包括橡皮泥)的质量为的质量为205 g。完善实验步骤的内容。完善实验步骤的内容。(2)已知打点计时器每隔已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为相互作用以前系统的总动量为_kgm/s；两滑块相；两滑块相互作用以后系统的总动量为互作用以后系统的总动量为_kgm/s(保留三位有保留三位有效数字效数字)。(3)试说明试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是中两结果不完全相等的主要原因是_。解析：解析：(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块。实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块。(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。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：答案：(1)接通打点计时器的电源放开滑块接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦纸带与打点计时器限位孔间有摩擦实验的改进与创新实验的改进与创新 例例3如图实如图实1610是用来验证动量是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于用细线悬挂于O点，点，O点下方桌子的边沿有一竖直立柱。实验时，点下方桌子的边沿有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高。将球接触且两球等高。将球1拉到拉到A点，并使之静点，并使之静止，同时把球止，同时把球2放在立柱上。释放球放在立柱上。释放球1，当它摆到悬点正下方，当它摆到悬点正下方时与球时与球2发生对心碰撞，碰后球发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到向左最远可摆到B点，球点，球2落落到水平地面上的到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时两球碰撞时动量守恒。现已测出动量守恒。现已测出A点离水平桌面的距离为点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌点离水平桌面的距离为面的距离为b，C点与桌子边沿间的水平距离为点与桌子边沿间的水平距离为c。此处，。此处，图实图实1610(1)还需要测量的量是还需要测量的量是_、_和和_。(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为_。(忽略小球的大小忽略小球的大小)解析解析(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度碰撞前后的高度a和和b，由机械能，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的的质量质量m1，就能求出弹性球，就能求出弹性球1的动量变化；根据平抛运动的的动量变化；根据平抛运动的规律只要测出立柱高规律只要测出立柱高h和桌面高和桌面高H就可以求出弹性球就可以求出弹性球2碰撞碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量和立柱高的质量和立柱高h、桌面高桌面高H就能求出弹性球就能求出弹性球2的动量变化。的动量变化。一、本题创新点分析一、本题创新点分析1.源于教材源于教材本例中的研究对象为两个小球，确本例中的研究对象为两个小球，确定入射球碰前、碰后速度的方法与教材实验相同。定入射球碰前、碰后速度的方法与教材实验相同。2.高于教材高于教材本例中确定被碰小球碰后的速度，本例中确定被碰小球碰后的速度，借用了平抛运动的研究方法。借用了平抛运动的研究方法。二、本实验还可以从以下方面进行改进创新二、本实验还可以从以下方面进行改进创新1.如果给出打点计时器和气垫导轨，实验应如何操作？如果给出打点计时器和气垫导轨，实验应如何操作？提示：气垫导轨与滑块间无摩擦，可以利用研究打提示：气垫导轨与滑块间无摩擦，可以利用研究打点计时器记录的纸带分析滑块碰撞前后的速度，再验证系点计时器记录的纸带分析滑块碰撞前后的速度，再验证系统碰撞过程中动量是否守恒。统碰撞过程中动量是否守恒。2.如果给出打点计时器和长木板，实验应如何操作？如果给出打点计时器和长木板，实验应如何操作？提示：利用纸带确定滑块碰撞前后的速度的方法与提示：利用纸带确定滑块碰撞前后的速度的方法与(1)中相同，但此实验必须调整长木板的倾角，以平衡滑块的中相同，但此实验必须调整长木板的倾角，以平衡滑块的摩擦力，使滑块碰撞前后均做匀速直线运动。摩擦力，使滑块碰撞前后均做匀速直线运动。题组演练题组演练5某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车的前端粘有橡皮泥，推动小车A使使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。他设计的装置如图并粘合成一体，继续做匀速运动。他设计的装置如图实实1611甲所示。在小车甲所示。在小车A后连着纸带，电磁打点后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为计时器所用电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片以，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。平衡摩擦力。图实图实1611(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点的间若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距距(已标在图上已标在图上)。A为运动的起点，则应选为运动的起点，则应选_段来段来计算计算A碰前的速度，应选碰前的速度，应选_段来计算段来计算A和和B碰后的碰后的共同速度共同速度(以上两空选填以上两空选填“AB”“BC”“CD”或或“DE”)(2)已测得小车已测得小车A的质量的质量m10.4 kg，小车，小车B的质量的质量m20.2 kg，则碰前两小车的总动量为，则碰前两小车的总动量为_ kgm/s，碰，碰后两小车的总动量为后两小车的总动量为_ kgm/s。解析：解析：(1)从分析纸带上打点情况看，从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准段能较准确地描述小车确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算段计算A的碰前速度。从的碰前速度。从CD段打点情况看，小车的运动情况还段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在没稳定，而在DE段小车运动稳定，故应选用段小车运动稳定，故应选用DE段计算段计算碰后碰后A和和B的共同速度。的共同速度。答案：答案：(1)BCDE(2)0.4200.4176气垫导轨上有气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接接(如图实如图实1612甲所示甲所示)，绳子烧断后，两个滑块，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为频闪的频率为10 Hz，由图可知：，由图可知：图实图实1612(1)A、B离开弹簧后，应该做离开弹簧后，应该做_运动，已知滑块运动，已知滑块A、B的质量分别为的质量分别为200 g、300 g，根据照片记录的信息，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是是_。(2)若不计此失误，分开后，若不计此失误，分开后，A的动量大小为的动量大小为_ kgm/s，B的动量的大小为的动量的大小为_kgm/s，本实验中，本实验中得出得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒守恒”这一结论的依据是这一结论的依据是_。解析：解析：(1)A、B离开弹簧后因水平方向不再受外力作用，离开弹簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做匀速直线运动，在离开弹簧前所以均做匀速直线运动，在离开弹簧前A、B均做加速运均做加速运动，动，A、B两滑块的第一个间隔应该比后面匀速时相邻间两滑块的第一个间隔应该比后面匀速时相邻间隔的长度小。隔的长度小。答案：答案：(1)匀速直线匀速直线A、B两滑块的第一个间隔两滑块的第一个间隔(2)0.0180.018A、B两滑块作用前后总动量相等，均为两滑块作用前后总动量相等，均为07.气垫导轨是常用的一种实验仪器，它气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板直挡板C和和D的气垫导轨和滑块的气垫导轨和滑块A和和B验证动量守恒定律，验证动量守恒定律，实验装置如图实实验装置如图实1613所示，采用的实验步骤如下：所示，采用的实验步骤如下：a用天平分别测出滑块用天平分别测出滑块A、B的质量的质量mA、mB。b调整气垫导轨，使导轨处于水平。调整气垫导轨，使导轨处于水平。c在在A和和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。定，静止放置在气垫导轨上。d用刻度尺测出用刻度尺测出A的左端至的左端至C板的距离板的距离l1。图实图实1613e按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时运动时间的计时器开始工作，当间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞滑块分别碰撞C、D挡板挡板时计时结束，记下时计时结束，记下A、B分别到达分别到达C、D的运动时间的运动时间t1和和t2。(1)实验中还应测量的物理量及其符号是实验中还应测量的物理量及其符号是_。(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是达式是_，上式中算得的，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因有两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因有_(至少答出两点至少答出两点)。解析：解析：(1)实验中还应测量的物理量为滑块实验中还应测量的物理量为滑块B与与D板间的距板间的距离，符号为离，符号为l2。答案：见解析答案：见解析