第一篇：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

碰撞中的動(dòng)量守恒

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?/p>

(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪\(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)分析、研究碰撞過(guò)程中相互作用的物體系動(dòng)量守恒

(2)實(shí)驗(yàn)原理

(a)因小球從斜槽上滾下后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知，只要小球下落的高度相同，在落地前運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就相同，若用飛行時(shí)間作時(shí)間單位，小球的水平速度在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離．

(b)設(shè)入射球、被碰球的質(zhì)量分別為m1、m2，則入射球碰撞前動(dòng)量為(被碰球靜止)p1=m1v1①

設(shè)碰撞后m1，m2的速度分別為v’

1、v’2，則碰撞后系統(tǒng)總動(dòng)量為

p2=mlV’1+m2v’2②

只要測(cè)出小球的質(zhì)量及兩球碰撞前后飛出的水平距離，代入①、②兩式就可研究動(dòng)量守恒．

2．買驗(yàn)器材

斜槽，兩個(gè)大小相同而質(zhì)量不等的小鋼球，天平，刻度尺，重錘線，白紙，復(fù)寫(xiě)紙，三角板，圓規(guī)．

3．實(shí)驗(yàn)步驟及安裝調(diào)試

(1)用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量ml、m2．

(2)按圖5—29所示安裝、調(diào)節(jié)好實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽末端切

線水平，將被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜

槽末端，調(diào)節(jié)支柱，使兩小球相碰時(shí)處于同一水平高度，且在碰撞瞬間入射球與被碰球的球心連線與斜槽末端的切線平

行，以確保正碰后兩小球均作平拋運(yùn)動(dòng)．

(3)在水平地面上依次鋪放白紙和復(fù)寫(xiě)紙．

(4)在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射球m1碰

撞前的位置，如圖5—30所示．

(5)移去被碰球m2，讓入射球從斜槽上同一高度滾下，重復(fù)10次左右，用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓將所有的小球落點(diǎn)圈在里面，其圓心即為人射球不發(fā)生碰撞情況下的落點(diǎn)的平均位置P，如圖5—31所示．

(6)將被碰小球放在小支柱上，讓入射球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次左右，同理求出入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N．

(7)過(guò)O、N作一直線，取O0’=2r(r為小球的半徑，可用刻度尺和三角板測(cè)量小球直徑計(jì)算廠)，則O’即為被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺測(cè)量線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度．則系統(tǒng)碰撞前的動(dòng)量可表示為p1=m1·OP，系統(tǒng)碰撞后的總動(dòng)量可表示為p2=m1·OM+m2·O'N

若在誤差允許范圍內(nèi)p1與p2相等，則說(shuō)明碰撞中動(dòng)量守恒.(9)整理實(shí)驗(yàn)器材，放回原處．

4.注意事項(xiàng)

(1)斜槽末端切線必須水平．

說(shuō)明：調(diào)整斜槽時(shí)可借助水準(zhǔn)儀判定斜槽末端是否水平．

(2)仔細(xì)調(diào)節(jié)小立柱的高度，使兩小球碰撞時(shí)球心在同一高度，且要求兩球球心連線與斜槽末端的切線平行。

(3)使小支柱與槽口的距離等于2r(r為小球的半徑)

(4)入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開(kāi)始滾下．

說(shuō)明：在具體操作時(shí)，斜槽上應(yīng)安裝擋球板．

(5)入射球的質(zhì)量(m1)應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量(m2)．

(6)地面須水平，白紙鋪放好后，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能移動(dòng)白紙．

5．?dāng)?shù)據(jù)處理及誤差分析

(1)應(yīng)多次進(jìn)行碰撞，兩球的落地點(diǎn)均要通過(guò)取平均位置來(lái)確定，以減小偶然誤差.(2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使斜槽末端切線水平和兩球發(fā)生正碰，否則兩小球在碰后難以作平拋運(yùn)動(dòng)．

(3)適當(dāng)選擇擋球板的位置，使入射小球的釋放點(diǎn)稍高．

說(shuō)明：入射球的釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)作用力越大，動(dòng)量守恒的誤差越小，且被直接測(cè)量的數(shù)值OM、0IP、0N越大，因而測(cè)量的誤差越?。?/p>

一．目的要求

1．用對(duì)心碰撞特例檢驗(yàn)動(dòng)量守恒定律；

2．了解動(dòng)量守恒和動(dòng)能守恒的條件；

3．熟練地使用氣墊導(dǎo)軌及數(shù)字毫秒計(jì)。

二．原理

1．驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

動(dòng)量守恒定律指出：若一個(gè)物體系所受合外力為零，則物體的總動(dòng)量保持不變；若物體系所受合外力在某個(gè)方向的分量為零，則此物體系的總動(dòng)量在該方向的分量守恒。

設(shè)在平直導(dǎo)軌上，兩個(gè)滑塊作對(duì)心碰撞，若忽略空氣阻力，則在水平方向上就滿足動(dòng)量守恒定律成立的條件，即碰撞前后的總動(dòng)量保持不變。

m1u1?m2u2?m1v1?m2v2(6.1)其中，u1、u2和v1、v2分別為滑塊m1、m2在碰撞前后的速度。若分別測(cè)出式(6.1)中各量，且等式左右兩邊相等，則動(dòng)量守恒定律得以驗(yàn)證。

2．碰撞后的動(dòng)能損失

只要滿足動(dòng)量守恒定律成立的條件，不論彈性碰撞還是非彈性碰撞，總動(dòng)量都將守恒。但對(duì)動(dòng)能在碰撞過(guò)程中是否守恒，還將與碰撞的性質(zhì)有關(guān)。碰撞的性質(zhì)通常用恢復(fù)系數(shù)e表達(dá)：

e?v2?v1(6.2)u1?u

2式(6.2)中，v2?v1為兩物體碰撞后相互分離的相對(duì)速度，u1?u2則為碰撞前彼此接近的相對(duì)速度。

(1)若相互碰撞的物體為彈性材料，碰撞后物體的形變得以完全恢復(fù)，則物體系的總動(dòng)能不變，碰撞后兩物體的相對(duì)速度等于碰撞前兩物體的相對(duì)速度，即v2?v1?u1?u2，于是e?1，這類碰撞稱為完全彈性碰撞。

(2)若碰撞物體具有一定的塑性，碰撞后尚有部分形變殘留，則物體系的總動(dòng)能有所損耗，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?，碰撞后兩物體的相對(duì)速度小于碰撞前的相對(duì)速度，即0?v2?v1?u1?u2于是，0?e?1，這類碰撞稱為非彈性碰撞。

(3)碰撞后兩物體的相對(duì)速度為零，即v2?v1?0或v2?v1?v，兩物體粘在一起以后以相同速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)e?0，物體系的總動(dòng)能損失最大，這類碰撞稱為完全非彈性碰撞，它是非彈性碰撞的一種特殊情況。

三類碰撞過(guò)程中總動(dòng)量均守恒，但總動(dòng)能卻有不同情況。由式(6.1)和(6.2)可求碰撞后的動(dòng)能損失 ?Ek?(1/2)m1m21?e2?u1?u2?/?m1?m2?。①對(duì)于完全彈性碰撞，因2??

e?1，故?Ek?0，即無(wú)動(dòng)能損失，或曰動(dòng)能守恒。②對(duì)于完全非彈性碰撞，因e?0，故：?Ek??EkM，即，動(dòng)能損失最大。③對(duì)于非完全彈性碰撞，因0?e?1，故動(dòng)能損失介于二者之間，即：0??Ek??EkM。

3.m1?m2?m，且u2?0的特定條件下，兩滑塊的對(duì)心碰撞。

(1)對(duì)完全彈性碰撞，e?1，式(6.1)和(6.2)的解為

v1?0??(6.3)v2?u1?

由式(6.3)可知，當(dāng)兩滑塊質(zhì)量相等，且第二滑塊處于靜止時(shí)，發(fā)生完全彈性碰撞的結(jié)果，使第一滑塊靜止下來(lái)，而第二滑塊完全具有第一滑塊碰撞前的速度，“接力式”地向前運(yùn)動(dòng)。即動(dòng)能亦守恒。

以上討論是理想化的模型。若兩滑塊質(zhì)量不嚴(yán)格相等、兩擋光物的有效遮光寬度?s1及若式(6.3)得到驗(yàn)證，則說(shuō)明完全彈性碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，且e?1，?Ek?0，?s2也不嚴(yán)格相等，則碰撞前后的動(dòng)量百分差E1為：E1?

動(dòng)能百分差E2為:E2?P2?P1P1?m2?s2?t1?(6.4)m1?s1?t22m2?s2?t12??1(6.5)22m1?s1?t2Ek2?Ek1Ek

1若E1及E2在其實(shí)驗(yàn)誤差范圍之內(nèi)，則說(shuō)明上述結(jié)論成立。

(2)對(duì)于完全非彈性碰撞，式(6.1)和(6.2)的解為：

v1?v2?v?u1(6.6)

2若式(6.6)得證，則說(shuō)明完全非彈性碰撞動(dòng)量守恒，且e?0，其動(dòng)能損失最大，約為50%。

???s1?。同樣可求得其動(dòng)考慮到完全非彈性碰撞時(shí)可采用同一擋光物遮光，即有：?s2

?及E2?分別為： 量和動(dòng)能百分差E1

?m2?t1P2??P?1?????1?E1?m?t??1(6.7)?P11?2?

?2?Ek?1?m2???t1'?Ek??????(6.8)E2??1?'?????1Ek?m1???t2?

顯然，其動(dòng)能損失的百分誤差則為：

?m2???t1????E??2?1??m???t????1(6.9)

1??2??

?及E?在其實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，則說(shuō)明上述結(jié)論成立。若E1

三．儀器用品

氣墊導(dǎo)軌及附件(包括滑塊及擋光框各一對(duì))，數(shù)字毫秒計(jì)、物理天平及游標(biāo)卡尺等。

四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1．用動(dòng)態(tài)法調(diào)平導(dǎo)軌，使滑塊在選定的運(yùn)動(dòng)方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，以保證碰撞時(shí)合外力為零的條件(參閱附錄２)；

2．用物理天平校驗(yàn)兩滑塊（連同擋光物）的質(zhì)量m1及m2；

2?；3．用游標(biāo)卡尺測(cè)出兩擋光物的有效遮光寬度?s1、?s2及?s

14．在m1?m2?m的條件下，測(cè)完全彈性和完全非彈性碰撞前后兩滑塊各自通過(guò)光電

?、?t2?。門(mén)一及二的時(shí)間?t1、?t2及?t1

五．注意事項(xiàng)

1．嚴(yán)格按照氣墊導(dǎo)軌操作規(guī)則(見(jiàn)附錄２)，維護(hù)氣墊導(dǎo)軌；

2．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保證u2?0的條件，為此，在第一滑塊未到達(dá)之前，先用手輕扶滑塊（2），待滑塊（1）即將與（2）碰撞之前再放手，且放手時(shí)不應(yīng)給滑塊以初始速度；

3．給滑塊（1）速度時(shí)要平穩(wěn)，不應(yīng)使滑塊產(chǎn)生擺動(dòng)；擋光框平面應(yīng)與滑塊運(yùn)動(dòng)方向一致，且其遮光邊緣應(yīng)與滑塊運(yùn)動(dòng)方向垂直；

4．嚴(yán)格遵守物理天平的操作規(guī)則；

5．擋光框與滑塊之間應(yīng)固定牢固，防止碰撞時(shí)相對(duì)位置改變，影響測(cè)量精度。

六．考查題

1．動(dòng)量守恒定律成立的條件是什么？實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)如何保證之？

2．完全非彈性碰撞中，要求碰撞前后選用同一擋光框遮光有什么好處？實(shí)驗(yàn)操作中如何實(shí)現(xiàn)？

3．既然導(dǎo)軌已調(diào)平，為什么實(shí)驗(yàn)操作中還要用手扶住滑塊(2)？手扶滑塊時(shí)應(yīng)注意什么？

4．滑塊(2)距光電門(mén)(2)近些好還是遠(yuǎn)些好？?jī)晒怆婇T(mén)間近些好還是遠(yuǎn)些好？為什么？

第二篇：2011高考專題典例解析：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)13:驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

【例1】如圖實(shí)所示,在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí),入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低直接影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,下列說(shuō)法正確的有（）

A.釋放點(diǎn)越高,兩球相碰時(shí)相互作用的內(nèi)力越大,外力（小支柱對(duì)被碰小球作

用力）的沖量就相對(duì)越小,碰撞前后總動(dòng)量之差越小,因而誤差越小

B.釋放點(diǎn)越高,入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?小支柱對(duì)被碰小球作用

力越小

C.釋放點(diǎn)越低,兩球飛行的水平距離越接近,測(cè)量水平位移的相對(duì)誤差就小

D.釋放點(diǎn)越低,入射小球速度越小,小球受阻力就小,誤差就小

答案A

【例2】如右圖所示,在做“碰撞中的動(dòng)量守恒”的實(shí)驗(yàn)中,所用鋼球質(zhì)量m1=17 g,玻璃球 的質(zhì)量為m2=5.1 g,兩球的半徑均為r=0.80 cm,某次實(shí)驗(yàn)得到如下圖所示的記錄紙（最 小分度值為1 cm）,其中P點(diǎn)集為入射小球單獨(dú)落下10次的落點(diǎn),M和N點(diǎn)集為兩球相 碰并重復(fù)10次的落點(diǎn),O是斜槽末端投影點(diǎn).（1）安裝和調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置的兩點(diǎn)主要要求是:.（2）在圖中作圖確定各落點(diǎn)的平均位置,并標(biāo)出碰撞前被碰小球的投影位置O′.（3）若小球飛行時(shí)間為0.1 s,則入射小球碰前的動(dòng)量p1kg·m/s,碰后的動(dòng)量p1′=kg·m/s,被碰小球碰后的動(dòng)量p2′=kg·m/s（保留兩位有效數(shù)字）

答案（1）斜槽末端要水平,小支柱到槽口的距離等于小球直徑且兩小球相碰時(shí)球心在同一水平線上

（2）略（3）0.0340.0200.01

3【例3】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn):在小車A的前端粘有橡皮泥,推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng),然后與原來(lái)靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體,繼續(xù)/

5做勻速運(yùn)動(dòng).他設(shè)計(jì)的裝置如圖（a）所示.在小車A后連著紙帶,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz,長(zhǎng)木板下墊著小木片以平衡摩擦力.（1）若已測(cè)得打點(diǎn)紙帶如圖（b）所示,并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距（已標(biāo)在圖示上）.A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn),則應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A碰前的速度.應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度（以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）.（2）已測(cè)得小車A的質(zhì)量m1=0.4 kg,小車B的質(zhì)量為m2=0.2 kg,則碰前兩小車的總動(dòng)量為kg·m/s,碰后兩小車的總動(dòng)量為kg·m/s.答案（1）BCDE（2）0.4200.417

【例4】氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下:

a.用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB;

b.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平;

c.在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧,用電動(dòng)卡銷鎖定,靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上;

d.用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1;

e.按下電鈕放開(kāi)卡銷,同時(shí)分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作,當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束,記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2.（1）實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量及其符號(hào)是.（2）利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是,上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等,產(chǎn)生誤差的原因有（至少答出兩點(diǎn)）.答案A、B兩滑塊被壓縮的彈簧彈開(kāi)后,在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)可視為勻速運(yùn)動(dòng),因此只要測(cè)出A與C的距離L1,B與D的距離L2及A到C,B到D的時(shí)間t1和t2.測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量,就可以用mAL1=mBL2驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒.（1）實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量為B與D的距離,符號(hào)為t1t

2L2.（2）驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是mAL1=mBL2,產(chǎn)生誤差的原因:①L1、L2、mA、mB的數(shù)t1t

2據(jù)測(cè)量誤差.②沒(méi)有考慮彈簧推動(dòng)滑塊的加速過(guò)程.③滑塊并不是標(biāo)準(zhǔn)的勻速直線運(yùn)動(dòng),滑塊與導(dǎo)軌間有少許摩擦力.1.在做“碰撞中的動(dòng)量守恒”的實(shí)驗(yàn)中,入射球每次滾下都應(yīng)從斜槽上的同一位置無(wú)初速釋放,這是為了使（）

B.小球每次都以相同的速度飛出槽口 D.小球每次都能對(duì)心碰撞 A.小球每次都能水平飛出槽口 C.小球在空中飛行的時(shí)間不變

答案B

2.在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)”中,下列關(guān)于小球落點(diǎn)的說(shuō)法,正確的是（）

A.如果小球每次從同一點(diǎn)無(wú)初速度釋放,重復(fù)幾次的落點(diǎn)一定是重合的B.由于偶然因素的存在,重復(fù)操作時(shí)小球落點(diǎn)不重合是正常的,但落點(diǎn)應(yīng)當(dāng)比較密集

C.測(cè)定P的位置時(shí),如果重復(fù)10次的落點(diǎn)分別是P1,P2,P3,……,P10,則OP應(yīng)取OP1、OP2、OP3、……、OP10的平均值,即:OP=OP1?OP2?OP3????OP10 10

D.用半徑盡可能小的圓把P1、P2、P3,……,P10圈住,這個(gè)圓的圓心是入射小球落點(diǎn)的平均位置P 答案BD

3.如圖所示為實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.（1）若入射小球質(zhì)量為m1,半徑為r1;被碰小球質(zhì)量為m2,半徑為r2,則

A.m1>m2,r1>r

2C.m1>m2,r1=r2（）B.m1>m2,r1

（2）為完成此實(shí)驗(yàn),以下所提供的測(cè)量工具中必需的是.（填下列對(duì)應(yīng)的字母）

A.直尺B.游標(biāo)卡尺C.天平D.彈簧秤 E.秒表

（3）設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1,被碰小球的質(zhì)量為m2,P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置,則關(guān)系式（用m1、m2及圖中字母表示）成立,即表示碰撞中動(dòng)量守恒.答案（1）C（2）AC（3）m1OP=m1OM +m2ON

4.（2009·青島模擬）用半徑相同的兩小球A、B的碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)

裝置示意如圖所示,斜槽與水平槽圓滑連接.實(shí)驗(yàn)時(shí)先不放B球,使A球從斜槽上

某一固定點(diǎn)C由靜止?jié)L下,落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡.再把B球靜置于水平槽前端邊緣處,讓A球仍從C處由靜止?jié)L下,A球和B球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自的痕跡.記錄紙上的O點(diǎn)是重垂線所指的位置,若測(cè)得各落點(diǎn)痕跡到O的距離:OM=2.68 cm,OP=8.62 cm,ON=11.50 cm,并知A、B兩球的質(zhì)量比為2∶1,則未放B球時(shí)A球落地點(diǎn)是記錄紙上的點(diǎn),系統(tǒng)碰撞前總動(dòng)量p與碰撞后總動(dòng)量p′的百分誤差

效數(shù)字）.答案P

25.某同學(xué)用圖實(shí)甲所示裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽.實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡,重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡.再把B球放在水平槽上靠近末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡,重復(fù)這種操作10次.在圖甲中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn),B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊

.p?p?p（結(jié)果保留一位有

（1）碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為cm.（2）在以下選項(xiàng)中,本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行測(cè)量的有

A.測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）

B.測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度

C.測(cè)量R點(diǎn)相對(duì)于水平地面的高度

D.A球和B球碰撞后,測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離

E.水平槽上未放B球時(shí),測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離

F.測(cè)量A球或B球的直徑

答案（1）64.7（2）ADE

6.如圖所示裝置來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上,O點(diǎn)到A球球心的（）

距離為L(zhǎng),使懸線在A球釋放前伸直,且線與豎直線夾角為α,A球釋放后擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與B球正碰,碰撞后,A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直線夾角β處,B球落到地面上,地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫(xiě)紙的白紙D,保持α角度不變,多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),白紙上記錄到多個(gè)B球的落點(diǎn).（1）圖中s應(yīng)是B球初始位置到的水平距離.（2）為了驗(yàn)證兩球碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒,應(yīng)測(cè)得的物理量有:.（3）用測(cè)得的物理量表示碰撞前后

量:pA,pA′=BB′=答案（1）落點(diǎn)（2）α、β、L、H

mA2gL(1?cos?)0mBs

g 2HA球、B球的動(dòng)（3）mAgL(1?cos?)

第三篇：人教版物理(選修3-5)第十六章 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 學(xué)案

2014級(jí)物理選修（3-5）課時(shí)學(xué)案

第十六章

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 學(xué)案

【考綱解讀】

1.會(huì)用實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)速度或用其他物理量表示物體的速度大小.2.驗(yàn)證在系統(tǒng)不受外力的作用下，系統(tǒng)內(nèi)物體相互作用時(shí)總動(dòng)量守恒．

定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫(huà)盡量小的圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面．圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置．(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次．用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N.如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示．

(6)連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度．將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．

(7)整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處．

(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量守恒． 【基本實(shí)驗(yàn)要求】

1． 實(shí)驗(yàn)原理

在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒． 2． 實(shí)驗(yàn)器材

斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫(xiě)紙、白紙等． 3． 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颍?/p>

(2)按照實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置．調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平．

【規(guī)律方法總結(jié)】

1． 數(shù)據(jù)處理

驗(yàn)證表達(dá)式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 2． 注意事項(xiàng)(1)前提條件

保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰

撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿這條直線運(yùn)動(dòng)．

(2)利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m1>m2，防止碰后m1被反彈．(3)白紙?jiān)谙?，?fù)寫(xiě)紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好．記下重垂線所指的位置O.(4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固

第十六章

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 學(xué)案

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【考點(diǎn)一】 對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)誤差分析的考查

1.某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．

帶一起運(yùn)動(dòng)；

⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖乙所示；

⑧測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g；試著完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容．

(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)_______ kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)_____ kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)．

(3)試說(shuō)明(2)問(wèn)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是______________________．

【考點(diǎn)二】 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的考查

2.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)

圖1(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：

①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；

②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；

③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；

④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；

⑥先________，然后________，讓滑塊帶動(dòng)紙

量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)．他設(shè)計(jì)的裝置如圖2甲所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著薄木片以平衡摩擦力．

甲

乙

第十六章

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 學(xué)案

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圖2(1)若已測(cè)得打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距(已標(biāo)在圖上)．A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，則應(yīng)選________段來(lái)計(jì)算A碰前的速度．應(yīng)選________段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)．

(2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量m1＝0.4 kg，小車B的質(zhì)量為m2＝0.2 kg，則碰前兩小車的總動(dòng)量為_(kāi)_______ kg·m/s，碰后兩小車的總動(dòng)量為_(kāi)_______ kg·m/s.A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2.(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是

__________________________________．(2)利用上述測(cè)量的物理量，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是____________．

(3)利用上述物理量寫(xiě)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能大小的表達(dá)式為_(kāi)_______________．

【考點(diǎn)針對(duì)練習(xí)】

4.在利用懸線懸掛等大小球進(jìn)行驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（）A．懸掛兩球的線長(zhǎng)度要適當(dāng)，且等長(zhǎng) B．由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰前的速度

C．兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同 D．兩小球碰后可以粘合在一起共同運(yùn)動(dòng) 5.在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖如圖4所示．實(shí)驗(yàn)中，入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的說(shuō)法中正

【考點(diǎn)三】創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì))，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

圖3 a．用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB； b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)； c．在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡鎖鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上； d．用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1； e．按下電鈕放開(kāi)卡鎖，同時(shí)使分別記錄滑塊

確的是()

圖4

A．釋放點(diǎn)越低，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小

第十六章

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 學(xué)案

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B．釋放點(diǎn)越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小，兩球速度的測(cè)量越準(zhǔn)確

C．釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動(dòng)量之差越小，誤差越小

D．釋放點(diǎn)越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道?duì)被碰小球的阻力越小 6.如圖5(a)所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實(shí)驗(yàn)小車，甲車系一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，當(dāng)甲車受到水平向右的沖量時(shí)，隨即啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．甲車運(yùn)動(dòng)一段距離后，與靜止的(乙)車發(fā)生正碰并粘在一起運(yùn)動(dòng)．

點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)．圖8為某次實(shí)驗(yàn)打出的、點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以相同間距的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長(zhǎng)度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國(guó)際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動(dòng)量大小分別為_(kāi)_______、____________，兩滑塊的總動(dòng)量大小為_(kāi)___________；碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為_(kāi)_______．重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證．

圖5 紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運(yùn)動(dòng)情況如圖(b)所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車運(yùn)動(dòng)速度大小為_(kāi)_______m/s，甲、乙兩車的質(zhì)量比m甲∶m乙

圖6

＝________.圖8

7.氣墊導(dǎo)軌(如圖6)工作時(shí)，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力．為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個(gè)質(zhì)量均為a的滑塊，每個(gè)滑塊的一端分別與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，兩個(gè)打

第十六章

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 學(xué)案

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第四篇：實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證牛頓第二定律

第三單元 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓第二定律

1．在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的是()

A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將小盤(pán)用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力

C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

D．求小車運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，可用天平測(cè)出小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量(M′和m′)以及小車質(zhì)量M，直接

M′＋m′用公式a求出 M

2．在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，按實(shí)驗(yàn)要求裝置好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請(qǐng)將合理的順序以字母代號(hào)填寫(xiě)在下面的橫線上： ____________________.A．保持小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次

B．保持小車質(zhì)量不變，改變小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次

C．用天平測(cè)出小車和小盤(pán)的質(zhì)量

D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)

E．掛上小盤(pán)，放進(jìn)砝碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，放開(kāi)小車，在紙帶上打下一系列的點(diǎn)

1F．根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出a－F和a－的圖線 M

3．(2010·泰安模擬)為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖3－3－9所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G1、G2為兩個(gè)光電門(mén)，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G1、G2光電門(mén)時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門(mén)間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？

答：__________________________________________________________________

(2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是________________________________________________________________．

A．m1＝5 gB．m2＝15 g

C．m3＝40 gD．m4＝400 g

(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為：________________________________________________________________________

(用Δt1、Δt2、D、x表示)．

4．(2009·上海高考)如圖所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置．

(1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持________不變，用鉤碼所受的重力作為_(kāi)_______，用DIS

測(cè)小車的加速度．

(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量．在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出a－F關(guān)系圖線(如

圖所示)．

①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.②(單選題)此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是()

A．小車與軌道之間存在摩擦B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)

C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D．所用小車的質(zhì)量太大

5．如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M

.(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對(duì)應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計(jì)算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度．本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫(huà)出a－F圖象，圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線． ①a－F圖象斜率的物理意義是

_______________________________________________________________________．

②你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理？

答：________.(填“合理”或“不合理”)

③本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿足M?m這樣的條件？

答：________(填“是”或“否”)；

理由是_________________________________________________________．

(2)驗(yàn)證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系．本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，以加速度a為縱橫，應(yīng)該以______倒數(shù)為橫軸．

6．如下圖所示，是某次利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計(jì)時(shí)器，F(xiàn)為蓄電池、電壓為6 V，G是電鍵，請(qǐng)指出圖中的三處錯(cuò)誤：

(1)________________________________________________________________________；

(2)________________________________________________________________________；

(3)________________________________________________________________________．

7．(2009年江蘇卷)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．

(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車的加速度a ＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

8．在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，由于沒(méi)有注意始終滿足M?m的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的()

第五篇：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

1．(9分)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，下列物理量中需要用工具測(cè)量的有()；通過(guò)計(jì)算得到的有()

A．重錘的質(zhì)量 B．重力加速度

C．重錘下落的高度

D．與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的重錘瞬時(shí)速度

sn＋sn＋

1【解析】 重錘下落的高度從紙帶上用毫米刻度尺測(cè)量．某點(diǎn)速度由公式vn＝或

2T

hn＋1－h(huán)n－1vn＝

2T

【答案】 C D

2．(9分)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中有關(guān)重錘質(zhì)量，下列說(shuō)法中正確的是()A．應(yīng)選用密度和質(zhì)量較大的重錘，使重錘和紙帶所受的重力遠(yuǎn)大于它們所受的阻力 B．應(yīng)選用質(zhì)量較小的重錘，使重錘的慣性小一些，下落時(shí)更接近于自由落體運(yùn)動(dòng) C．不需要稱量錘的質(zhì)量

D．必須稱量重錘的質(zhì)量，而且要估讀到0.01g 【解析】 本實(shí)驗(yàn)依據(jù)的原理是重錘自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，因此重錘的密度和質(zhì)量應(yīng)取得大一些，以便系統(tǒng)所受的阻力和重錘的重力相比可以忽略不計(jì)，以保證重錘做自

2由落體運(yùn)動(dòng)．本實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)出重錘的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)只需要驗(yàn)證gh＝就行了．

2【答案】 AC 3．(11分)(2009·深圳調(diào)研)某同學(xué)利用透明直尺和光電計(jì)時(shí)器來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)易示意圖如圖所示，當(dāng)有不透光物體從光電門(mén)間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間．所用的XDS—007光電門(mén)傳感器可測(cè)的最短時(shí)間為0.01ms.將擋光效果好、寬度為d＝3.8×10－3m的黑色磁帶貼在透明直尺上，從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過(guò)光電門(mén)．某同學(xué)測(cè)得各段黑色磁帶通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間Δti與圖中所示的高度差Δhi并對(duì)部

2分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如下表所示．(取g＝9.8m/s，注：表格中M為直尺質(zhì)量)

(1)從表格中數(shù)據(jù)可知，直尺上磁帶通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度是利用vi簡(jiǎn)要分析該同學(xué)這樣做的理由是________．

(2)請(qǐng)將表格中數(shù)據(jù)填寫(xiě)完整．

(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是________________．

(4)根據(jù)該實(shí)驗(yàn)請(qǐng)你判斷下列ΔEk—Δh圖象中正確的是dti()

【解析】(1)因瞬時(shí)速度等于極短時(shí)間或極短位移內(nèi)的平均速度．(4)因?yàn)棣p＝mg·Δh，ΔEp＝ΔEk，所以ΔEk＝mg·Δh，所以正確答案為C.【答案】(1)瞬時(shí)速度等于極短時(shí)間或極短位移內(nèi)的平均速度(2)4.22 3.97M或4.00M 4.01M或4.02M(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量

(4)C

4．(11分)在利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻

率為50Hz)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：

(1)某同學(xué)用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖所示的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)(初速度為零)記作O點(diǎn)，測(cè)出點(diǎn)O、A間的距離為

68.97cm，點(diǎn)A、C間的距離為15.24cm，點(diǎn)C、E間的距離為

216.76cm，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s，重錘的質(zhì)量為m＝

1.0kg，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打O點(diǎn)到C點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，重錘動(dòng)能的增加量為_(kāi)_______J，重力勢(shì)能的減少量為

________J.(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a＝________m/s2.(3)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢(shì)能總大于重錘增加的動(dòng)能，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N帶著紙帶下落的過(guò)程中存在著阻力的作用，用題目中給出的已知量求重錘下落過(guò)程中受到的平均阻力大小為_(kāi)_______N.【解析】 本題主要考查“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理和應(yīng)用，并且綜合了牛頓第二定律．

32.00×10－

2(1)C點(diǎn)速度vC＝m/s＝4.00m/s 4T4×0.02

該過(guò)程動(dòng)能的增加量

112ΔEkmv2C＝1.0×(4.00)J＝8.00J 22

該過(guò)程重力勢(shì)能的減少量為ΔEp＝mg·OC

＝1.0×9.8×(68.97＋15.24)×10－2J＝8.25J.(2)加速度a＝(2T)(16.76－15.24)×10－2

2＝＝9.50m/s2.(2×0.02)(3)由牛頓第二定律得mg－Ff＝ma

即Ff＝mg－ma＝0.30N.【答案】(1)8.00 8.25(2)9.50(3)0.30

5．(11分)利于如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．圖中AB是固定的光滑斜面，斜AECE－AC

面的傾角為30°，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門(mén)，當(dāng)光電門(mén)中有物體通過(guò)時(shí)與它們連線的光電計(jì)時(shí)器(都沒(méi)有畫(huà)出)能夠顯示擋光時(shí)間．讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門(mén)1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.00×10－2s、2.00×10－2s.已知滑塊質(zhì)量為2.00kg，滑塊沿斜面方向的長(zhǎng)度為5.00cm，光電門(mén)1和2之間的距離為0.54m，g取

9.80m/s2，取滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為其平均速度．

(1)滑塊通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v1＝________m/s，通過(guò)光電門(mén)2時(shí)的速度v2＝

________m/s；

(2)滑塊通過(guò)光電門(mén)1、2之間的動(dòng)能增加量為_(kāi)_______J，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)_______J.(3)由以上數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是____________________．

L0.05【解析】(1)光電門(mén)記錄的瞬時(shí)速度取經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的平均速度v1＝m/s＝t10.0

51.00m/s

L0.05v2＝＝m/s＝2.50m/s.t20.02122(2)ΔEkm(v2－v1)＝5.25J

2ΔEp＝mgs12sin30°＝2×9.8×0.54×0.5J＝5.29J.(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，ΔEk＝ΔEp，所以小車沿斜面下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒．

【答案】(1)1.00 2.50(2)5.25 5.29(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，ΔEk＝ΔEp，所以小車沿斜面下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒

6．(11分)如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動(dòng)機(jī)上并隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使之替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．當(dāng)燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫(huà)出記號(hào)，如圖乙所示，設(shè)毛筆接觸棒時(shí)不影響棒的運(yùn)動(dòng)．測(cè)得記號(hào)之間的距離依次為26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm，已知電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“1200r/min”字樣，由此驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，根據(jù)以上內(nèi)容，可得

(1)毛筆畫(huà)相鄰兩條線的時(shí)間間隔T＝________s.(2)根據(jù)乙圖所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫(huà)下記號(hào)3時(shí)，圓柱棒下落的速度v3＝________m/s；畫(huà)下記號(hào)6時(shí)，圓柱棒下落的速度v6＝________m/s；記號(hào)3、6之間棒的動(dòng)能的變化量為_(kāi)_______J．重力勢(shì)能的變化量為_(kāi)_______J，由此可得出的結(jié)論是______________________．(g取9.80m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

60【解析】(1)T＝0.05s.1200

(50.0＋74.0)(2)v3×10－3m/s＝1.24m/s 2T

(122.0＋146.0)v6＝10－3m/s＝2.68m/s 2T

112ΔEkmv26－v3＝2.82J 2

2ΔEp＝mg(122.0＋98.0＋74.0)×10－3＝2.88J

在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒．

【答案】(1)0.05s(2)1.24 2.68 2.82 2.88 在誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒

7．(11分)如圖所示，是用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶，我們選中N點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，下面舉出一些計(jì)算N點(diǎn)速度的方法，其中正確的是（）

sn＋sn＋1①N點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vn＝gnT ②N點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)，則vn＝g(n－1)T ③vn＝2T

dn＋1－dn－1④vn＝2T

A．①③B．①②③C．③④D．①③④

【解析】 由于本實(shí)驗(yàn)需要的是物體在某一時(shí)刻的真實(shí)速度，故應(yīng)使用紙帶上的數(shù)據(jù)求解，利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速率等于這段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度這一規(guī)律求解．

【答案】 C

8．(13分)(2009·荊州調(diào)研)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定

律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩

種．重錘從高處由靜止開(kāi)始落下，重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打

出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)痕跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

(1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：()

A．按照?qǐng)D示的的裝置安裝器件；

B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；

C．用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量；

D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶；

E．測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；

F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能．

指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E，將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的橫線上，并說(shuō)明理由．

________________________________________________________________________.(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為s0，點(diǎn)A、C間的距離為s1，點(diǎn)C、E間的距離為s2，使用交流的頻率為f，則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為：a＝

________.(3)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)

能，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程中存在著阻力的作用，可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大?。粢阎?dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g，還需要測(cè)量的物理量是______．

(4)試用這些物理量和紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)表示出重錘在下落過(guò)程中受到的平均阻力大小為F＝________.【解析】(1)步驟B是錯(cuò)誤的，應(yīng)接到交流電源的輸出端；步驟D是錯(cuò)誤的，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理，重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含m，可以約去．

(s2－s1)f2224a(2)因?yàn)閟2－s1＝a)a＝ff

4(3)重錘質(zhì)量m.由牛頓第二定律mg－F＝ma，所以阻力

(s2－s1)f2F＝m[g． 4

(s2－s1)f(s2－s1)f【答案】(1)見(jiàn)解析(2)(3)重錘質(zhì)量m(4)m[g44

9．(14分)如圖所示的裝置可用來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．?dāng)[錘

A拴在長(zhǎng)L的輕繩一端，另一端固定在O點(diǎn)，在A上放 一個(gè)小

鐵片，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時(shí)靜止開(kāi)始釋放

擺錘，當(dāng)其到達(dá)最低位置時(shí)，受到豎直擋板P阻擋而停止運(yùn)動(dòng)，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運(yùn)動(dòng)．

(1)為了驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒，必須求出擺錘在最低

點(diǎn)的速度．為了求出這一速度，實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該測(cè)得的物理量是

______________________．

(2)根據(jù)測(cè)得的物理量表示擺錘在最低點(diǎn)的速度v＝________.(3)根據(jù)已知的和測(cè)量的物理量，寫(xiě)出擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒的關(guān)系式為_(kāi)_______．

【解析】(1)鐵片離開(kāi)擺錘后做平拋運(yùn)動(dòng)，故要想求出擺錘在最低點(diǎn)的速度，需根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：

1s＝v0t ①，h＝gt2 ②，因此需測(cè)h、s.2g(2)由(1)中①、②聯(lián)立求得：v＝.2h

(3)擺錘在下擺過(guò)程中只有重力做功，由機(jī)械能守恒得：

1mgL(1－cosθ)＝v2，2

2gs把v＝s代入上式得：L(1－cosθ)2h4h

【答案】(1)擺錘A最低點(diǎn)離地面的豎直高度h和鐵片做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移s

2gs(2)s(3)L(1－cosθ)2h4h22