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;学习目标;;一、实验目的
验证碰撞中的动量守恒。
用实验证实动量守恒定律的正确性
二、实验思路
在一维碰撞(碰撞前后物体都在同一直线上运动)的情况下,令两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1、v2,如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致,取正值,反之则取负值。测出m1、m2、v1、v2、v1、v2,若m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,那么碰撞中动量守恒。;三、参考案例1研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
1.实验中物理量的测量;2.实验方法;【实验器材】气垫导轨(含气泵)、数字计时器、滑块(带挡光片)、弹簧片(或弹簧)、细绳、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥等。
【实验步骤】(1)用天平测出两滑块的质量,用毫米刻度尺测出滑块上挡光片的宽度。
(2)安装好气垫导轨,调节导轨下面的调节旋钮,直到水平仪中的气泡位于中央,此时导轨水平。导轨水平的标志
(3)接通气泵的电源,向气垫导轨通入压缩空气。
(4)按照实验方法(2),把滑块2放在气垫导轨的中间,使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮筋后释放滑块1。
(5)记录滑块1通过光电门的时间t1,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门的时间t1、t2。;【数据处理】;四、参考案例2研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
1.实验中物理量的测量
如图所示,质量较大的小球从斜槽上固定位置滚下来,跟放在斜槽末端的另一质量较小的球发生碰撞后都做平抛运动。由平抛运动知识可知,各小球落地的时间相等。这样如果用小球的飞行时间作时间单位,那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。;因此,只要分别测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离OP,以及入射小球与被碰小球碰撞后分别在空中飞出的水平距离OM和ON,若在实验误差允许的范围内m1OP=m1OM+m2ON,就验证了小球组成的系统碰撞前后总动量守恒。;2.实验方法
【实验器材】斜槽、铅垂线、质量不等的小球、白纸、复写纸、刻度尺、圆规、三角板、天平等。
【实验步骤】(1)用天平测出两个小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球。
(2)安装实验装置。??整固定斜槽,应使斜槽末端水平,即在水平槽上放置小球,小球能够保持静止,说明槽口末端水平。
(3)在水平地面上适当位置铺放白纸,在白纸上铺放复写纸,记下铅垂线所指的位置O(斜槽末端)。;(4)不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某固定高度滚下,重复10次。用尽可能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)把被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从同一高度滚下,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和被碰小球的落点的平均位置N。如图所示。
(6)连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。;【数据处理】;易错辨析
(1)利用气垫导轨验证动量守恒时,气垫导轨使用前须调节到水平状态。
()
(2)在气垫导轨上放滑块前,须先给导轨通压缩空气。()
(3)滑块通过光电门时的速度大小可以用挡光片的宽度与挡光时间的比值表示。()
(4)利用斜槽验证动量守恒时,斜槽末端不需要调整到水平。();(5)利用斜槽验证动量守恒时,入射小球的质量可以小于被碰小球的质量。
()
(6)利用斜槽验证动量守恒时,两小球碰后的速度大小可以用它们做平抛运动的水平距离替代。();;;(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时先让小球1多次从倾斜轨道上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量水平位移lOP,然后,把小球2静置于轨道水平部分的末端,再将小球1从倾斜轨道上S位置静止释放,与小球2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1开始释放时的高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到两个小球相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量水平位移lOM、lON
(3)若两球碰撞前后的动量守恒,其表达式为_____________________________
[用(2)中测量的量表示]。?;解析(1)根据小球的平抛运动规律,可以用位移x代替速度v,故可以通过测量小球做平抛运动的水平位移来代替测量小球碰撞前后的速度。
(2)待测的物理量就是水平位移lOM、lON和两个小球的质量m1、m2,所以要完成的必要步骤是ADE。
(3)若两球碰撞前后动量守恒,则m1v0=m1v1+m2v2,又lOP=v0t,lOM=v1t,lON=v2t,代入得m1·
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