实验07 验证动量守恒定律(原卷版)-高中物理.docx
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1、更多资源关注微信公众号:学起而飞 实验七实验七验证动量守恒定律(验证动量守恒定律(原卷原卷版)版) 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 p=m1v1+m2v2及碰撞 后的动量 p=m1v1+m2v2,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、刻度尺等。 方案四斜槽、大小相等而质量不同的小球两个、重
2、垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、 三角板等。 3.实验步骤 方案一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。 (2)安装:正确安装好气垫导轨,如图所示。 (3)实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块在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。 方案二利用等长摆球完成一维碰撞实验 (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
3、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。 更多资源关注微信公众号:学起而飞 (6)验证:一维碰撞中的动量守恒。 方案三在光滑长木板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。 (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,连在小车的非碰撞端,在两小车 的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,如图所示。 (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,使两小车连接成一体运动。 (4)测速度:通过纸带算出速度。 (5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验
4、。 (6)验证:一维碰撞中的动量守恒。 方案四利用斜槽滚球验证动量守恒定律 (1)先用天平测出小球质量 m1、m2。 (2)按图示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端切线水平,把被碰小球放在斜槽的末端,调节实 验装置使两小球碰撞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,以确保正碰后两小球的速度方向水平。 (3)在地面上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸。 (4)在白纸上记下重垂线所指的位置 O,它表示入射小球碰前的位置。 (5)先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复 10 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
5、射小球无碰撞时的落地点 P。 (6)把被碰小球放在轨道末端,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复 10 次,按照步骤(5)的方 法找出入射小球落点的平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置 N。 (7)过 O、N 在纸上作一直线,用刻度尺量出线段 OP、OM、ON 的长度,把两小球的质量和相应位置的数 值代入 m1OP=m1OM+m2ON,看是否成立。 (8)整理实验器材放回原处。 4.数据分析 更多资源关注微信公众号:学起而飞 方案一(1)滑块速度的测量:v=? ?,式中x 为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出,也可直接测量),t 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
6、 (2)验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2。 方案二(1)摆球速度的测量:v= 2?t,式中 h 为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度,h 可用刻度尺测量(也 可由量角器和摆长计算出)。 (2)验证的表达式:m1v1=m1v1+m2v2。 方案三(1)小车速度的测量:v=? ?,式中x是纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量,t为小车经过x 的时间,可由打点间隔算出。 (2)验证的表达式:m1v1=(m1+m2)v。 方案四验证表达式:m1?晦=m1?+m2?R。 实验结论:在实验误差允许的范围内,碰撞系统的动量守恒。 5.注意事项 (1)斜槽末端的切线必须水平。 (2)入射小
7、球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 (3)两小球必须大小相同,选质量较大的小球作为入射小球。 (4)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。 【典例 1】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间形成气垫,使滑块悬浮在 导轨上,在导轨上运动的滑块可认为不受摩擦力的作用。我们可以用带竖直挡板 C、D 的气垫导轨和滑块 A、 B 探究碰撞中的不变量,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)。 采用的实验步骤如下: a.用天平分别测出滑块 A、B 的质量 mA、mB; b.调整气垫导轨,使导轨处于水平; c.在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销
8、锁定,静止放置在气垫导轨上; d.用刻度尺测出 A 的左端至挡板 C 的距离 L1; e.按下电钮放开卡销,同时让分别记录滑块 A、B 运动时间的计时器开始工作,当 A、B 滑块分别碰撞挡板 C、 D 时计时结束,记下 A、B 分别到达 C、D 的运动时间 t1和 t2。 (1)实验中还应测量的物理量及其符号是。 更多资源关注微信公众号:学起而飞 (2)碰撞前 A 和 B 两滑块质量与速度乘积之和为;碰撞后 A、B 两滑块质量与速度乘积之和 为。 (3) 碰 撞 前 、 后 A 和 B 两 滑 块 质 量 与 速 度 乘 积 之 和 并 不 完 全 相 等 , 产 生 误 差 的 原 因 有。
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