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实验探究：验证动量守恒定律,1.基础知识,2.典例剖析,3.跟踪训练,选修3-5动量守恒波粒二相性原子结构与原子核,一、基础知识,1.基础知识,1实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒2实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等,3实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示)(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(改变滑块的质量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,方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图所示)(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悬线悬挂起来(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,方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图所示)(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，把两小车连接成一体运动(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由vx/t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,方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示)(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.圆心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m1OPm1OMm2ON，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.,4.数据处理,5.注意事项,二、典例剖析,2.典例剖析,转解析,转原题,用气垫导轨实验时，要利用水平仪确定导轨水平用摆球实验时,两静止小球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,两条摆线在同一竖直面内.用长木板实验时,应平衡长木板与滑块间的摩擦力.利用斜槽小球碰撞应注意:A.斜槽末端的切线必须水平；B.入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；C.选质量较大的小球作为入射小球；D.实验中实验桌、斜槽、记录的白纸位置始终保持不变.,转解析,转原题,三、跟踪训练,3.跟踪训练,【备选】某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,气垫导轨装置如图甲所示,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小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,压缩空气会从小孔中喷出,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,点击右框内容放大,(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为_kgm/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为_kgm/s(保留三位有效数字),(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是:_.,0.620,0.618,(1)分清纸带上所打的点的意思不同.哪段反映滑块碰前匀速运动过程?哪段反映碰撞过程?哪段反映碰后滑块的运动过程?再根据公式计算滑块的对应速度。,审题析疑,(2)由于纸带与打点计时器的限位孔有摩擦,使滑块在滑动过程中速度减小.从而总动量比碰前减小.,纸带与打点计时器的限位孔有摩擦,转解析,加速启动,碰前匀速状态,碰后匀速状态,转原题,【备选】如图，用“碰撞实验器”可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(1)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_(填选项前的符号),间接地解决这个问题.A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程,C,小球离开轨道后做平抛运动的高度都相同,下落时间也相同.则vH/t可用平抛运动的水平射程来表示.,本实验要验证的是m1OMm2ONm1OP，因此只要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程OM和ON.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.,审题析疑,(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球m1开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM、ON,ADE,(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：_(用(2)中测量的量表示),m1OMm2ONm1OP,(4)经测定，m145.0g，m27.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如下图所示碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1，则p1p1_11；若碰撞结束时m2的动量为p2,则p1p211_.,审题析疑,14,2.9,1.01,转解析,转原题,【备选】在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，小球的半径为r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是()A入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球B让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下C要验证的表达式是m1ONm1OMm2OPD要验证的表达式是m1OPm1OMm2ONE要验证的表达式是m1(OP2r)m1(OM2r)m2ON,转解析,解析在此装置中，应使入射球的质量大于被碰球的质量，防止入射球反弹或静止，故A错；入射球每次必须从斜槽的同一位置由静止滚下，保证每次碰撞都具有相同的初动量，故B错；两球做平抛运动时都具有相同的起点，故应验证的关系式为：m1OPm1OMm2ON，D对，C、E错答案D,转原题,
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