19年高考物理一轮复习第6章动量实验7验证动量守恒定律学案(2)

的________点和________点．

(3)某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是看________和________在误差允许范围内是否相等． [解析](1)B点是不发生碰撞时a球的落地点，A点是发生碰撞后a球的落地点，C点是碰后b球的落地点．设小球a运动到轨道末端时的速度大小为vB，与球b发生碰撞后的瞬时速度大小为vA，碰后b球的速度大小为vC，本实验就是要验证关系式

mavB＝mavA＋mbvC是否成立．因为小球做平抛运动的高度相同，下落时间相同，它们

在水平方向上位移与水平方向上的速度成正比，所以本实验也可以验证ma·OB＝

ma·OA＋mb·OC是否成立，B、E正确．

(2)两球碰撞后，a球在水平方向上的分速度较小，下落时间相同时，落地时的水平位移也较小，所以小球a、b的落地点依次是图中水平面上的A点和C点． (3)根据(1)的分析，判断两球碰撞过程中的动量是否守恒的依据是看ma·OB和

ma·OA＋mb·OC在误差允许范围内是否相等．

[答案](1)BE (2)A C (3)ma·OB ma·OA＋mb·OC

考点二| 数据处理与误差分析

现利用图实-7-7(a)所示的装置验证动量守恒定律．在图(a)中，气垫

导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间．

实验测得滑块A的质量m1＝0.310 kg，滑块B的质量m2＝0.108 kg，遮光片的宽度d＝1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0 Hz.

将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰．碰后光电计时器显示的时间为ΔtB＝3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示．

(a)

(b) 图实-7-7

6

若实验允许的相对误差绝对值

??碰撞前后总动量之差??????碰前总动量???×100%?最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守

恒定律？写出运算过程.

【导学号：84370266】

[解析] 按定义，滑块运动的瞬时速度大小v为 Δsv＝Δt

①

式中Δs为滑块在很短时间Δt内走过的路程． 设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ΔtA，则 1

ΔtA＝f＝0.02 s

②

ΔtA可视为很短．设滑块A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1.将②式和图给实验数据代入①式得

v0＝2.00 m/s v1＝0.970 m/s

③ ④

设滑块B在碰撞后的速度大小为v2，由①式有

dv2＝ΔtB

代入题给实验数据得

⑤

v2＝2.86 m/s ⑥

设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p′，则

p＝m1v0

p′＝m1v1＋m2v2

⑦ ⑧

两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为

?p－p′??δp＝??p?×100%

δp＝1.7%<5%

⑨

联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，得

⑩

因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律． [答案] 见解析

某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起继续做匀速运动，如图所示．在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频

7

率为50 Hz.

(1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间的距离．则应选图中________段来计算A碰前的速度，应选________段来计算A和B碰后的速度．

(2)已测得小车A的质量mA＝0.40 kg，小车B的质量mB＝0.20 kg，则由以上结果可得碰前mAvA＋mBvB＝________kg·m/s，碰后mAvA′＋mBvB′＝________kg·m/s. (3)从实验数据的处理结果来看，A、B碰撞的过程中，可能哪个物理量是不变的？_________________________________________________________.

[解析](1)因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B粘在一起，其共同速度比A原来的速度小．所以，应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A碰前的速度，选点迹分布均匀且点距较小的DE段计算A和B碰后的速度．

10.50×10－2

(2)由题图可知，碰前A的速度和碰后A、B的共同速度分别为：vA＝0.02×5 m/s＝1.05 m/s，

6.95×10－2

vA′＝vB′＝0.02×5 m/s＝0.695 m/s.

故碰撞前：mAvA＋mBvB＝0.40×1.05 kg·m/s＋0.20×0 kg·m/s＝0.420 kg·m/s. 碰撞后：mAvA′＋mBvB′＝(mA＋mB)vA′＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s.

(3)数据处理表明，mAvA＋mBvB≈mAvA′＋mBvB′，即在实验误差允许的范围内，A、B碰撞前后总的动量mv是不变的．

[答案](1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)mv 考点三| 实验拓展与创新

视角1：原理演化(如图所示)

甲 乙

8

丙 丁

戊

视角2：数据处理

(1)利用纸带记录数据替代平抛测位移． (2)利用机械能守恒结合摆球的运动获取数据． (3)利用平抛斜面结合几何知识处理数据．

创新点1 利用圆弧轨道并结合动能定理验证动量守恒

1．某小组用如图实-7-8所示的装置验证动量守恒定律，装置固定在水平面上，圆弧形轨道下端切线水平，两球半径相同，两球与水平面的动摩擦因数相同．实验时，先测出A、B两球的质量mA、mB，让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放，记下其在水平面上滑行距离的平均值x0，然后把球B静置于轨道下端水平部分，并将球A从轨道上同一位置由静止释放，并与球B相碰，重复多次．

图实-7-8

(1)为确保实验中球A不反向运动，则mA、mB应满足的关系是________；

(2)写出实验中还需要测量的物理量及符号：______________________________________________________________； (3)若碰撞前后动量守恒，动量守恒的表达式：________________________ ______________________________________________________________；

(4)取mA＝2mB，x0＝1 m，且A、B间为完全弹性碰撞，则B球滑行的距离为________． [解析](1)为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：

mA＞mB.

9

(2)碰撞后两球做减速运动，设碰撞后的速度为：vA、vB， 1

2

由动能定理得：－μmAgx0＝0－2mAv0，v0＝2μgx0， 1

2

－μmAgxA＝0－2mAvA，vA＝2μgxA， 1

2

－μmBgxB＝0－2mBvB，vB＝2μgxB，

如果碰撞过程动量守恒，则：mAv0＝mAvA＋mBvB， 即：mA2μgx0＝mA2μgxA＋mB2μgxB， 整理得：mAx0＝mAxA＋mBxB，

实验需要测量碰撞后A、B球在水平面滑行的距离：xA、xB. (3)由(2)可知，若碰撞前后动量守恒，动量守恒的表达式为：

mAx0＝mAxA＋mBxB.

(4)如果碰撞过程是完全弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：

mAx0＝mAxA＋mBxB，

由机械能守恒定律得：

111

222

2mA(2μgx0)＝2mA(2μgxA)＋2mB(2μgxB)， 已知：mA＝2mB，x0＝1 m， 16

解得：xB＝9 m. [答案](1)mA＞mB (2)需要测量碰撞后A、B球在水平面滑行的距离xA、xB (3)mAx0＝mAxA＋mB16

xB (4)9 m

创新点2 利用打点计时器和气垫导轨验证动量守恒

2．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，气垫导轨装置如图实-7-9甲表示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．

甲 乙

图实-7-9

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，如图实-7-9乙所

10

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库19年高考物理一轮复习第6章动量实验7验证动量守恒定律学案(2)在线全文阅读。