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高考物理一轮复习第十一章动量近代物理初步实验十二验证动量守恒定律教案练习

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............................................................................................... 高考物理一轮复习第十一章动量近代物理初步实验十二验证 动量守恒定律教案练习 [实验方案] 方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验 [实验器材] 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. [实验步骤] 1.测质量:用天平测出滑块的质量. 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(①改变滑块的质量;②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. [数据处理] 1.滑块速度的测量:v=,式中 Δ x 为滑块挡光片的宽度(仪器说 明书上给出,也可直接测量),Δ t 为数字计时器显示的滑块(挡光片) 经过光电门的时间. 2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2. 1 / 10 ............................................................................................... 方案二:利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 [实验器材] 斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等. [实验步骤] 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:按照图甲所示安装实验装置.调整固定斜槽使斜槽底端水 平. 甲 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.如图乙所示. 乙 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 m1·OP=m1·OM+m2·ON,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. 2 / 10 ............................................................................................... [数据处理] 验证的表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON. 方案三:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 [实验器材] 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车 (两个)、天平、撞针、橡 皮泥. [实验步骤] 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 v=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. [数据处理] 1.小车速度的测量:v=,式中 Δ x 是纸带上两计数点间的距离, 可用刻度尺测量,Δ t 为小车经过 Δ x 的时间,可由打点间隔算出. 2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2. [注意事项] 1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”. 2. 若利用“气垫导轨”完成实验,调整气垫导轨时,注意利用水 3 / 10 ............................................................................................... 平仪确保导轨水平. 若用“斜槽”完成实验,斜槽末端的切线必须水平,入射小球每 次都必须从斜槽同一高度由静止释放. [误差分析] 1.系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求,即: (1)碰撞是否为一维碰撞. (2)实验是否满足动量守恒的条件:如气垫导轨是否水平,两球是 否等大. 2.偶然误差:主要来源于质量 m 和速度 v 的测量. 3.改进措施:(1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞,且尽量满足 动量守恒的条件. (2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差. 考向 1 对实验原理与操作的考查 [典例 1] 如图所示,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 h B.小球抛出点距地面的高度 H C.小球做平抛运动的射程 (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 4 / 10 ............................................................................................... 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、m2 B.测量小球 m1 开始释放高度 h C.测量抛出点距地面的高度 H D.分别找到 m1、m2 相碰后平均落地点的位置


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