動量守恒定律及應(yīng)用(包括驗(yàn)證動量守恒的實(shí)驗(yàn))(編輯修改稿)
2025-05-13 22:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 )驗(yàn)證：一維碰撞中的動量守恒．方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量. (2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥．(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車A運(yùn)動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動．(4)測速度：通過紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時間由v＝算出速度．(5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．(6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動量守恒．方案四：利用斜槽上滾下的小球驗(yàn)證動量守恒定律(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颍?2)按照如圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平．(3)白紙?jiān)谙?，?fù)寫紙?jiān)谏?，在適當(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定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點(diǎn)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．(6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數(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)誤差范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動量守恒．如圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．(1)實(shí)驗(yàn)中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量________(填選項(xiàng)前的符號)，間接地解決這個問題．A．小球開始釋放高度hB．小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC．小球做平拋運(yùn)動的射程(2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影．實(shí)驗(yàn)時先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)．接下來要完成的必要步驟是________(填選項(xiàng)前的符號)A．用天平測量兩個小球的質(zhì)量mm2B．測量小球m1開始釋放的高度hC．測量拋出點(diǎn)距地面的高度HD．分別找到mm2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE．測量平拋射程OM、ON(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為______[用(2)中測量的量表示]；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為__________[用(2)中測量的量表示]．(4)經(jīng)測定，m1＝ g，m2＝ g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖所示．碰撞前、后m1的動量分別為p1與p′1，則p1∶p′1＝________∶′2，則p′1∶p′2＝11∶________．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，碰撞前、后總動量的比值為________．(5)有同學(xué)認(rèn)為，上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個小球的材質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運(yùn)動的射程增大．請你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計(jì)算出被碰小球m2平拋運(yùn)動射程ON的最大值為________cm.[嘗試解答] ________________________________________________________________________[總結(jié)提升] 利用斜槽小球碰撞驗(yàn)證動量守恒的注意事項(xiàng)(1)斜槽末端的切線必須水平；(2)入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；(3)選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；(4)實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變． 動量守恒中臨界問題的處理方法1．涉及追碰的臨界問題兩個在光滑水平面上做勻速運(yùn)動的物體，甲物體追上乙物體的條件是甲物體的速度v甲大于乙物體的速度v乙，即v甲v乙，而甲物體剛好能追上乙物體的臨界條件是v甲＝v乙．滑塊在木板(小車)上不滑下來的臨界條件是：滑到端點(diǎn)處兩者速度相同．2．涉及彈簧的臨界問題對于由彈簧組成的系統(tǒng)，在物體間發(fā)生相互作用的過程中，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時，彈簧兩端的兩個物體的速度相等．3．涉及最大高度的臨界問題在物體滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的過程中，由于彈力的作用，斜面在水平方向?qū)⒆黾铀龠\(yùn)動．物體滑到斜面上最高點(diǎn)的臨界條件是物體與斜面沿水平方向具有共同的速度，物體在豎直方向的分速度等于零．————————————該得的分一分不丟！ 設(shè)甲車(包括人)滑下斜坡后速度為v1，由機(jī)械能守恒定律得(m1＋M)v＝(m1＋M)gh(2分)解得v1＝＝2v0.(1分)設(shè)人跳離甲車的水平速度(相對地面)為v，人跳離甲車的過程中，人和甲車組成的系統(tǒng)動量守恒，人跳上乙車的過程中，人和乙車組成的系統(tǒng)動量守恒．設(shè)人跳離甲車和跳上乙車后，兩車的速度分別為v′1和v′2，則根據(jù)動量守恒定律有人跳離甲車時(M＋m1)v1＝Mv＋m1v′1即(2m＋m)v1＝2mv＋mv′1①(2分)人跳上乙車時Mv－m2v0＝(M＋m2)v′2即2mv－2mv0＝(2m＋2m)v′2②(2分)由①②式解得v′1＝6v0－2v③(2分)v′2＝v－v0④(2分)兩車不可能發(fā)生碰撞的臨界條件是v′1＝177。v′2(2分)當(dāng)v′1＝v′2時，由③④式解得v＝v0(2分)當(dāng)v′1＝－v′2時，由③④式解得v＝v0(2分)故v的取值范圍為v0≤v≤v0.(1分)【答案】 v0≤v≤v0【總結(jié)提升】 正確把握以下兩點(diǎn)是求解動量守恒定律中的臨界問題的關(guān)鍵：(1)尋找臨界狀態(tài)看題設(shè)情景中是否有相互作用的兩物體相距最近，避免相碰和物體開始反向運(yùn)動等臨界狀態(tài)．(2)挖掘臨界條件在與動量相關(guān)的臨界問題中，臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關(guān)系與相對位移關(guān)系，即速度相等或位移相等．1. (2012高考福建卷)如圖，質(zhì)量為M的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛，一質(zhì)量為m的救生員站在船尾，相對小船靜止．若救生員以相對水
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