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2020_2021学年新教材高中物理第1章动量及其守恒定律第3节科学验证:动量守恒定律鲁科版选择性必修第一册
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  • 资源类别
    资源子类章节测试
  • 教材版本鲁科版(新教材)
    所属学科高中物理
  • 适用年级高二年级
    适用地区全国通用
  • 文件大小1230 K
    上传用户goldfisher
  • 更新时间2020/11/26 17:22:49
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资源简介

3节 科学验证:动量守恒定律

学习目标:1.验证动量守恒定律. 2.体会将不易测量的物理量转换为易测量的物理量的实验设计思想.

一、实验原理与设计

质量分别为m1m2的两小球AB发生正碰,若碰撞前球A的速度为v1,球B静止,碰撞后的速度分别为v1v2,根据动量守恒定律,应有:m1v1m1v1m2v2′.

可采用探究平抛运动的特点实验中测量平抛初速度的方法,设计实验装置如图甲所示.让球A从同一位置C释放,测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离lOP,再测出球AB碰撞后分别飞出的水平距离lOMlON,如图乙所示.只要验证m1lOPm1lOMm2lON,即可验证动量守恒定律.因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同,则小球的水平速度若用飞行时间作时间单位,在数值上就等于小球飞出的水平距离,所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离,代入公式就可验证动量守恒定律.

甲 实验装置示意图

乙 水平距离测量示意图

二、实验器材

斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、白纸、复写纸、小铅锤、天平(附砝码)、毫米刻度尺、圆规.

三、实验步骤

(1)用天平测出两个小球的质量.

(2)将斜槽固定在桌边并使其末端水平.在地板上铺白纸和复写纸,通过小铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点O.

(3)首先让球A从斜槽点C由静止释放,落在复写纸上,如此重复多次.

(4)再将球B放在槽口末端,让球A从点C由静止释放,撞击球B,两球落到复写纸上,如此重复多次.

(5)取下白纸,用圆规找出落点的平均位置点P、点M和点N,用刻度尺测出lOPlOMlON.用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心就是平均落点.

(6)改变点C位置,重复上述实验步骤.

四、数据分析

将测量的数据记入你设计的表格中,并分析数据,形成结论.

五、误差分析

实验所研究的过程是两个不同质量的球发生水平正碰,因此水平正碰是操作中应尽量予以满足的前提条件.实验中两球心高度不在同一水平面上,给实验带来误差.每次静止释放入射小球的释放点越高,两球相碰时内力越大,动量守恒的误差越小.应进行多次碰撞,落点取平均位置来确定,以减小偶然误差.

六、注意事项

1.入射小球质量m1应大于被碰小球质量m2,若入射小球质量小于被碰小球质量,则入射小球会被反弹,滚回斜槽后再返回抛出点过程中克服摩擦力做功,飞出时的速度大小小于碰撞刚结束时的速度大小,会产生较大的误差;

2.斜槽末端的切线必须水平;

3.入射小球与被碰小球的球心连线与入射小球的初速度方向一致;

4.入射小球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下;

5.地面应水平,白纸铺好后,实验过程中不能移动,否则会造成很大的误差.

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