動量守恒定律及應用(包括驗證動量守恒的實驗)(編輯修改稿)
2025-05-13 22:27 本頁面
【文章內容簡介】 )驗證：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驗(1)測質量：用天平測出兩小車的質量. (2)安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，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)實驗：接通電源，讓小車A運動，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動．(4)測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由v＝算出速度．(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗．(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒．方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律(1)用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球．(2)按照如圖所示安裝實驗裝置，調整固定斜槽使斜槽底端水平．(3)白紙在下，復寫紙在上，在適當位置鋪放好．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10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心P就是小球落點的平均位置．(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，重復實驗10次．用步驟(4)的方法，標出碰后入射．(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是否成立．(7)整理好實驗器材放回原處．(8)實驗結論：在實驗誤差范圍內，碰撞系統(tǒng)的動量守恒．如圖，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系．(1)實驗中，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．小球拋出點距地面的高度HC．小球做平拋運動的射程(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影．實驗時先讓入射球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．接下來要完成的必要步驟是________(填選項前的符號)A．用天平測量兩個小球的質量mm2B．測量小球m1開始釋放的高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到mm2相碰后平均落地點的位置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，那么還應滿足的表達式為__________[用(2)中測量的量表示]．(4)經測定，m1＝ g，m2＝ g，小球落地點的平均位置距O點的距離如圖所示．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∶________．實驗結果說明，碰撞前、后總動量的比值為________．(5)有同學認為，上述實驗中僅更換兩個小球的材質，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的射程增大．請你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球m2平拋運動射程ON的最大值為________cm.[嘗試解答] ________________________________________________________________________[總結提升] 利用斜槽小球碰撞驗證動量守恒的注意事項(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)選質量較大的小球作為入射小球；(4)實驗過程中實驗桌、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，斜面在水平方向將做加速運動．物體滑到斜面上最高點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！ 設甲車(包括人)滑下斜坡后速度為v1，由機械能守恒定律得(m1＋M)v＝(m1＋M)gh(2分)解得v1＝＝2v0.(1分)設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v′1＝v′2時，由③④式解得v＝v0(2分)當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【總結提升】 正確把握以下兩點是求解動量守恒定律中的臨界問題的關鍵：(1)尋找臨界狀態(tài)看題設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動等臨界狀態(tài)．(2)挖掘臨界條件在與動量相關的臨界問題中，臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關系與相對位移關系，即速度相等或位移相等．1. (2012高考福建卷)如圖，質量為M的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛，一質量為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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