1、實驗：驗證動量守恒定律方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗(如圖1所示)圖11測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量。2安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)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(zhì)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。方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖2所示)圖21測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。2安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來。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(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小

2、球的速度。5改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗。6驗證：一維碰撞中的動量守恒。方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(如圖3所示)圖31測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)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(yùn)動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動。4測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由v算出速度。5改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗。6驗證：一維碰撞中的動量守恒。方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律(如圖4所示)圖41測質(zhì)量：用天平測出兩小球的

3、質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球。2安裝：按照圖4所示安裝實驗裝置。調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平。3鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。4放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心P就是小球落點的平均位置。5碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次。用步驟4的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N。如圖5所示。圖56驗證：連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數(shù)據(jù)填入表中，最后代

4、入m1OPm1OMm2ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。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。碰撞是否為一維碰撞。實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平等。(2)偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量。實驗注意事項(1)碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。(2)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。(3)若利用擺球進(jìn)行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)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(yīng)在同一豎直平面內(nèi)。(4)若利用長木板進(jìn)行實驗，可在長木板下墊一個小木片以平衡摩擦力。(5)若利用斜槽進(jìn)行實驗，入射球質(zhì)量m1要大于被

5、碰球質(zhì)量m2，即m1m2，防止碰后m1被反彈，且兩球半徑r1r2r。熱點突破熱點一實驗原理與實驗操作1(多選)如圖6在利用懸線懸掛等大小球進(jìn)行驗證動量守恒定律的實驗中，下列說法正確的是()圖6A懸掛兩球的線長度要適當(dāng)，且等長B由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計算小球碰前的速度C兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同D兩小球碰后可以粘合在一起共同運(yùn)動解析兩線等長能保證兩球正碰，以減小實驗誤差，所以A正確；由于計算碰撞前速度時用到了mghmv20，即初速度為0，B正確；本實驗中對小球的彈性性能無要求，C錯誤；兩球正碰后，有各種運(yùn)動情況，所以D正確。答案ABD2某同學(xué)用如圖7所示的裝置做驗證動量守恒定律的實驗。

6、先將a球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末水平段的最右端上，讓a球仍從固定點由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。圖7(1)本實驗必須測量的物理量有_。A斜槽軌道末端距水平地面的高度HB小球a、b的質(zhì)量ma、mbC小球a、b的半徑rD小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t E記錄紙上O點到A、B、C各點的距離、Fa球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h(2)放上被碰小球b，兩球(mamb)相碰后，小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的_點和_點。(3)某同學(xué)在做實

7、驗時，測量了過程中的各個物理量，利用上述數(shù)據(jù)驗證碰撞中的動量守恒，那么判斷的依據(jù)是看_和_在誤差允許范圍內(nèi)是否相等。解析(1)B點是不發(fā)生碰撞時a球的落地點，A點是發(fā)生碰撞后a球的落地點，C點是碰后b球的落地點。設(shè)小球a運(yùn)動到軌道末端時的速度大小為vB，與球b發(fā)生碰撞后的瞬時速度大小為vA，碰后b球的速度大小為vC，本實驗就是要驗證關(guān)系式mavBmavAmbvC是否成立。因為小球做平拋運(yùn)動的高度相同，下落時間相同，它們在水平方向上位移與水平方向上的速度成正比，所以本實驗也可以驗證mamamb是否成立，B、E正確。(2)兩球碰撞后，a球在水平方向上的分速度較小，下落時間相同時，落地時的水平位移也

8、較小，所以小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的A點和C點。(3)根據(jù)(1)的分析，判斷兩球碰撞過程中的動量是否守恒的依據(jù)是看ma和mamb在誤差允許范圍內(nèi)是否相等。答案(1)BE(2)AC (3)mamamb 熱點二數(shù)據(jù)處理及分析3現(xiàn)利用圖8(a)所示的裝置驗證動量守恒定律。在圖(a)中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間。(a)(b)圖8實驗測得滑塊A的質(zhì)量m10.310 kg，滑塊B的質(zhì)量m20.108 kg，遮光片的寬度d1.00

9、 cm；打點計時器所用交流電的頻率f50.0 Hz。將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰。碰后光電計時器顯示的時間為tB3.500 ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示。若實驗允許的相對誤差絕對值(|100%)最大為5%，本實驗是否在誤差范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律？寫出運(yùn)算過程。解析按定義，物體運(yùn)動的瞬時速度大小為v：v式中s為物塊在很短時間t內(nèi)走過的路程，設(shè)紙帶上打出相鄰兩點的時間間隔為tA，則tA0.02 stA可視為很短，設(shè)在A碰撞前后瞬時速度大小分別為v0、v1，將式和圖給實驗數(shù)據(jù)代入式可得：v0 m/s2.00 m/sv1 m/s0.970

10、 m/s設(shè)B在碰撞后的速度大小為v2，由式有v2代入題所給的數(shù)據(jù)可得：v22.86 m/s設(shè)兩滑塊在碰撞前后的動量分別為p和p，則pm1v0pm1v1m2v2兩滑塊在碰撞前后總動量相對誤差的絕對值為p|100%聯(lián)立式并代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得：p1.7%5%因此，本實驗在允許的誤差范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律。答案見解析熱點三實驗拓展與創(chuàng)新4如圖9是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細(xì)線懸掛于O點，O點下方桌子的邊緣有一豎直立柱。實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高。將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上，釋放球1，當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞，碰

11、后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點，球2落到水平地面上的C點測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒?，F(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。此外：圖9(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(dá)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(jī)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(zhì)量m1，就能求出彈性球1的動量變化；根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律只要測出立柱高h(yuǎn)和桌面離水平地面的高度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

12、球2的質(zhì)量和立柱高A、桌面離水平地面的高度H就能求出彈性球2的動量變化。(2)根據(jù)(1)的解析可以寫出動量守恒的方程2m12m1m2。答案(1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2 立柱高h(yuǎn)桌面離水平地面的高度H(2)2m12m1m2隨堂檢測1氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動可視為沒有摩擦，我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖10所示，采用的實驗步驟如下：圖10 a松開手的同時，記錄滑塊A、B運(yùn)動時間的計時器開始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰到C、D擋板時計時器結(jié)束計時，分別記下A、B到

13、達(dá)C、D的運(yùn)動時間t1和t2。 b在A、B間水平放入一個輕彈簧，用手壓住A、B使彈簧壓縮，放置在氣墊導(dǎo)軌上，并讓它靜止在某個位置。 c給導(dǎo)軌送氣，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平。 d用刻度尺測出A的左端至C板的距離l1，B的右端至D板的距離l2。(1)實驗步驟的正確順序是_。(2)實驗中還需要的測量儀器是_，還需要測量的物理量是_。(3)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達(dá)式是_。2用如圖11甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球碰撞來驗證動量守恒定律，實驗時先使質(zhì)量為mA的A球從斜槽上某一固定點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，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡

14、，把質(zhì)量為mB的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各自的落點痕跡，重復(fù)這種操作10次，得到了如圖乙所示的三個落地處。圖11(1)請在圖乙中讀出OP_ cm。(2)由乙圖可以判斷出R是_球的落地點，Q是_球的落地點。(3)為了驗證碰撞前后動量守恒，該同學(xué)只需驗證表達(dá)式_。3如圖12甲所示，是氣墊導(dǎo)軌上的兩個滑塊的照片，中間是滑塊A，質(zhì)量mA0.20 kg，右邊是滑塊B，質(zhì)量mB0.30 kg。乙圖是滑塊B向左運(yùn)動中與滑塊A碰后合為一體的照片，頻閃照片的頻率f10 Hz。(1)根據(jù)照片提供的信息，碰前的動量為_kgm/s，碰后

15、的動量為_kgm/s。圖12(2)實驗結(jié)論：_。參考答案1.解析(2)還需用天平測滑塊的質(zhì)量。(3)兩滑塊脫離彈簧的速度為v1，v2，由動量守恒得m1v1m2v2即m1m2。答案(1)cbda(2)天平A、B兩滑塊的質(zhì)量m1、m2(3)m1m22.解析(1)由圖可知OP約為17.5 cm，(2)Q是A球碰前的落點，P是A球碰后的落點，R是B球的落點。(3)因為各球的運(yùn)動時間相等，因此碰后的速度可以用水平位移來代替，需要驗證的表達(dá)式為mAOQmAOPmBOR。答案(1)17.5 (2)B A(3)mAOQmAOPmBOR3.解析題圖為利用多次閃光放電管拍攝的多重照片，即頻閃照片。這種照片可以捕捉住質(zhì)點各瞬間的位置，從而研究質(zhì)點的運(yùn)動規(guī)律頻閃照片頻率為10 Hz，即相鄰兩位置的發(fā)生時間為0.1 s。從圖中讀出碰前A質(zhì)點的位置不變，則A靜止；B質(zhì)點在相等時間