内容正文:
实验八
验证动量守恒定律
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精典题型 深度研析
实验基础 要点梳理
一、实验基本技能
1.实验目的
验证动量守恒定律。
2.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′,算出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前后动量是否守恒。
实验基础 要点梳理
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3.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 斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。
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(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:按照图中所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽末端水平。
(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。如图所示。
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(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。
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3.误差分析
(1)系统误差:主要来源于实验器材及实验操作等。
①碰撞是否为一维。
②气垫导轨是否完全水平,摆球受到空气阻力,小车受到长木板的摩擦力,入射小球的释放高度存在差异。
(2)偶然误差:主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量。
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考点一 教材原型实验(基础考点)
1.用如图甲所示的装置可以验证动量守恒定律。
甲 乙
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(1)实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1________________m2。(选填“大于”“等于”或“小于”)
(2)(多选)图中O点是小球抛出点在地面上的投影。实验时,先让入射小球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,再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复本操作。接下来要完成的必要步骤是________________。(填选项前的字母)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放的高度h
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C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别通过画最小的圆找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM、ON
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为________________________________(用(2)中测量的物理量表示)。
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(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
(2)斜槽小球碰撞三注意:①入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放;②选质量较大的小球作为入射小球;③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。
题后反思
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2.(2023·天津和平区模拟)在“验证动量守恒定律”的实验中,如图甲所示,气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B,测得A、B的质量分别为m1和m2,遮光板的宽度相同。实验中,用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止,然后烧断细线,轻弹簧将两个滑块弹开,测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2。
乙
甲
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(1)图乙为两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时的情景。由该图可知其示数为________________mm。
(2)用题中测得的物理量表示动量守恒应满足的关系式为________________________________(用t1、t2、d表示)。
答案:(1)3.5