1、一、實驗目的驗證碰撞中的動量守恒。二、實驗原理在一維碰撞中，測出相碰的兩物體的質量m1和m2及碰撞前、后物體的速度v1、v2及v1、v2，找出碰撞前的動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前、后動量是否守恒。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律三、實驗器材方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等。方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥。方案四：斜槽、大小相等質量不同的小球兩個、重垂線一

2、條、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律四、實驗步驟方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗(1)測質量：用天平測出滑塊質量。(2)安裝：正確安裝好氣墊導軌。(3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質量；改變滑塊的初速度大小和方向)。(4)驗證：一維碰撞中的動量守恒。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律方案二：利用等長懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰撞實驗(1)測質量：用天平測出兩小球的質量m1、m2。(2)安裝：把兩個大小相等的小球用等長懸線懸掛起來

3、。(3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰。(4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度。(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗。(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(1)測質量：用天平測出兩小車的質量。(2)安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。(3)實驗：接通電源，讓小車A運動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中

4、，把兩小車連接成一體運動。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(5)改變條件：改變碰撞條件、重復實驗。(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒。方案四：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實驗(1)先用天平測出小球質量m1、m2。圖實161新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(2)按圖實161所示那樣安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，調節(jié)實驗裝置使兩小球碰時處于同一水平高度，且碰撞瞬間入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰后的速度方向水平。(3)在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復寫紙。(4)在白紙上記下重垂

5、線所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。(5)先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地點P。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(6)把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復10次，仿步驟(5)求出入射小球落地點的平均位置M和被碰小球落地點的平均位置N。(7)過O和N在紙上作一直線。(8)用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長度。把兩小球的質量和相應的數(shù)值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量

6、實驗十六驗證動量守恒定律六、注意事項1前提條件碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”。2方案提醒(1)若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平。(2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(3)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力。(4)若利用斜槽小球碰撞應注意：斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質量較大的小球作為入射小球；實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持

7、不變。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律3探究結論尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。七、誤差分析1系統(tǒng)誤差主要來源于裝置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否為一維碰撞。(2)實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊導軌是否水平，兩擺球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力。2偶然誤差主要來源于質量m和速度v的測量。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律實驗原理與操作 例1某同學用如圖實162所示的裝置通過半徑相同的A、B兩球(mAmB)的碰撞來驗證動量守恒定律，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾

8、下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復上述操作10次，得到10個落點痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下圖實162新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律各自的落點痕跡。重復這種操作10次。圖實162中O點是水平槽末端R在記錄紙上的豎直投影點。B球落點痕跡如圖實163所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊。圖實163新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(1)碰撞后B球的水平射程應取為_cm；(2)在以下選項中，哪些是本次

9、實驗必須進行的測量？_(填選項號)A水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離BA球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離C測量A球或B球的直徑D測量A球和B球的質量(或兩球質量之比)E測量水平槽面相對于O點的高度新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(3)實驗中，關于入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是 ()A釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小B釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準確C釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小D釋放點越高，入射

10、小球對被碰小球的作用力越大，軌道對被碰小球的阻力越小新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律解析(1)如題圖所示，用盡可能小的圓把小球落點圈在里面，由此可見圓心的位置是65.7 cm。(2)小球做平拋運動時飛行時間相同，所以可以用水平位移的大小關系表示速度的大小關系。實驗中要測量的數(shù)據(jù)有：兩小球的質量m1、m2，三個落點到O點的距離x1、x2、x。所以應選A、B、D。(3)入射小球的釋放點越高，入射小球碰前速度越大，相碰時內力越大，阻力影響越小，可以較好地滿足動量守恒的條件，有利于減小誤差，故C正確。答案(1)65.7(2)A、B、D(3)C新課標高考物理一輪總復習課件

11、第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律題組演練1某同學用如圖實164所示的裝置來驗證動量守恒定律。圖中PQ為斜槽，QR為水平槽。實驗時先使a球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。關于小球落點的下列說法中正確的是 ()圖實164新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律A如果小球每一次都從同一點無初速釋放，重復幾次的落點應當是重合的B由于偶然因素存在，重復操作時小球的落點不重合是正常的，但落點應當比較密集C測定B點位置時，如果重復10次的落點分別為B1、B2、B3、B10，則OB應取OB1、OB2、OB3OB10的平均值，即OB(OB1

12、OB2OB10)/10D用半徑盡量小的圓把B1、B2、B3B10圈住，這個圓的圓心就是入射球落點的平均位置B解析：重復操作時小球的落點不會全重合，但距離應較近。確定落點位置的方法是畫最小的圓圈定落點，圓心作為落點位置。答案：BD新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律2如圖實165所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖。(1)若入射小球質量為m1，半徑為r1；被碰小球質量為m2，半徑為r2，則 ()圖實165新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律Am1m2，r1r2Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2(2)為完成此

13、實驗，以下所提供的測量工具中必需的是_。(填下列對應的字母)A直尺B游標卡尺C天平D彈簧秤E秒表(3)設入射小球的質量為m1，被碰小球的質量為m2，P為碰前入射小球落點的平均位置，則關系式(用m1、m2及圖中字母表示)_成立，即表示碰撞中動量守恒。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律解析：(1)兩小球要選等大的，且入射小球的質量應大些，故選C。(2)該實驗必須測出兩球平拋的水平位移和質量，故必須用到直尺和天平，因兩球平拋起點相同，不用測小球直徑，故用不到B。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2如圖實166所示，用“碰

14、撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。圖實166新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過僅測量_(填選項前的符號)，間接地解決這個問題。A小球開始釋放高度hB小球拋出點距地面的高度HC小球做平拋運動的射程(2)圖實166中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球

15、m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復。接下來要完成的必要步驟是_。(填選項前的符號)A用天平測量兩個小球的質量m1、m2B測量小球m1開始釋放高度hC測量拋出點距地面的高度HD分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE測量平拋射程OM、ON新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為_(用(2)中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞。那么還應滿足的表達式為_(用(2)中測量的量表示)。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律圖實167(5)有同學認為，在上述實驗中僅更換兩個小球的材質

16、，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的射程增大。請你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球m2平拋運動射程ON的最大值為_cm。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律 (2)本實驗要驗證的是m1OMm2ONm1OP，因此要測量兩個小球的質量m1和m2以及它們的水平射程OM和ON，而要確定水平射程，應先分別確定兩個小球落地的平均落點，沒有必要測量小球m1開始釋放的高度h和拋出點距地面的高度H。故應完成的步驟是ADE或DEA或DAE。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律答案(1)C(2)ADE 或DEA 或DAE(3)m1OMm2ONm

17、1OPm1OM2m2ON2m1OP2(4)142.911.01(5)76.8新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律題組演練3如圖實168甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，啟動打點計時器甲車受到水平向右的沖量。運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動。圖實168新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況如圖實168乙所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車運動速度大小為_ m/s，甲、乙兩車的質量比m甲m乙_。答案：0.621新課標高考物理一輪總復習課件第

18、十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律4某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“驗證動量守恒定律”的實驗，氣墊導軌裝置如圖實169甲所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差。圖實169新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(1)下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導軌，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平；向氣墊導軌空腔內通入壓縮空氣；把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側，將紙帶穿過打點計

19、時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導軌的中間；新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律先_，然后_，讓滑塊帶動紙帶一起動；取下紙帶，重復步驟，選出理想的紙帶如圖乙所示；測得滑塊1的質量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質量為205 g。完善實驗步驟的內容。(2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為_kgm/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為_kgm/s(保留三位有效數(shù)字)。(3)試說明(2)中兩結果不完全

20、相等的主要原因是_。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律解析：(1)實驗時應先接通打點計時器的電源，再放開滑塊。(3)存在誤差的主要原因是紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦。答案：(1)接通打點計時器的電源放開滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律實驗的改進與創(chuàng)新 例3如圖實1610是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實驗時，調節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高。將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立

21、柱上。釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點。測出有關數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒。現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為c。此處，圖實1610新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(1)還需要測量的量是_、_和_。(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為_。(忽略小球的大小)解析(1)要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的動量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測量彈性球1的質量m1，就能求出

22、彈性球1的動量變化；根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高h和桌面高H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化，故只要測量彈性球2的質量和立柱高h、桌面高H就能求出彈性球2的動量變化。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律一、本題創(chuàng)新點分析1.源于教材本例中的研究對象為兩個小球，確定入射球碰前、碰后速度的方法與教材實驗相同。2.高于教材本例中確定被碰小球碰后的速度，借用了平拋運動的研究方法。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律二、本實驗還可以從以下方面進行改進創(chuàng)新1.如果給出打點計時器和氣墊導軌，實驗應如何操作？提示：氣墊導軌與滑塊間無摩擦，可以利用

23、研究打點計時器記錄的紙帶分析滑塊碰撞前后的速度，再驗證系統(tǒng)碰撞過程中動量是否守恒。2.如果給出打點計時器和長木板，實驗應如何操作？提示：利用紙帶確定滑塊碰撞前后的速度的方法與(1)中相同，但此實驗必須調整長木板的傾角，以平衡滑塊的摩擦力，使滑塊碰撞前后均做勻速直線運動。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律題組演練5某同學設計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動。他設計的裝置如圖實1611甲所示。在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50

24、 Hz，長木板下墊著小木片以平衡摩擦力。圖實1611新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律(1)若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點的間距(已標在圖上)。A為運動的起點，則應選_段來計算A碰前的速度，應選_段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)已測得小車A的質量m10.4 kg，小車B的質量m20.2 kg，則碰前兩小車的總動量為_ kgm/s，碰后兩小車的總動量為_ kgm/s。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律解析：(1)從分析紙帶上打點情況看，BC段既表示小車做勻速運動，又表示小車

25、有較大速度，因此BC段能較準確地描述小車A在碰撞前的運動情況，應選用BC段計算A的碰前速度。從CD段打點情況看，小車的運動情況還沒穩(wěn)定，而在DE段小車運動穩(wěn)定，故應選用DE段計算碰后A和B的共同速度。新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律答案：(1)BCDE(2)0.4200.417新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗十六驗證動量守恒定律6氣墊導軌上有A、B兩個滑塊，開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕質彈簧，滑塊間用繩子連接(如圖實1612甲所示)，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動，圖乙為它們運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz，由圖可知：圖實1612新課標高考物理一輪總復習課件第十三章動量實驗