14实验探究碰撞中的不变量

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实验十五 探究碰撞中的不变量 要点归纳【实验目的】 1.验证一维碰撞中的动量守恒 验证一维碰撞中的动量守恒. 1.验证一维碰撞中的动量守恒. 2.探究一维弹性碰撞的特点 探究一维弹性碰撞的特点. 2.探究一维弹性碰撞的特点. 【实验原理】 在一维碰撞中,测出物体的质量m 在一维碰撞中,测出物体的质量m和碰撞前后物 及碰撞后的动量p′=m ′+m ′,看碰撞前后 及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前后 动量是否守恒. 动量是否守恒. 体的速度v ′,找出碰撞前的动量p 体的速度v、v′,找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2 找出碰撞前的动量

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【实验器材】 方案一:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块( 方案一:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两 重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、 个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、 撞针、橡皮泥. 撞针、橡皮泥. 方案二:带细线的摆球(两套) 铁架台、天平、 方案二:带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、 量角器、坐标纸、胶布等. 量角器、坐标纸、胶布等. 方案三:光滑长木板、打点计时器、纸带、 方案三:光滑长木板、打点计时器、纸带、小车 两个) 天平、撞针、橡皮泥. (两个)、天平、撞针、橡皮泥. 【实验步骤】 方案一: 方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1.测质量 用天平测出滑块质量. 测质量: 1.测质量:用天平测出滑块质量. 2.安装 正确安装好气垫导轨. 安装: 2.安装:正确安装好气垫导轨. 3.实验 接通电源, 实验: 3.实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测 出两滑块各种情况下碰撞前后的速度( 出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑 块的质量.②改变滑块的初速度大小和方向). 块的质量. 改变滑块的初速度大小和方向). 4.验证 一维碰撞中的动量守恒. 验证: 4.验证:一维碰撞中的动量守恒.

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方案二:利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞 方案二: 实验 1.测质量:用天平测出两小球的质量m 1.测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2. 测质量 2.安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来. 2.安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来. 安装 3.实验:一个小球静止,拉起另一个小球, 3.实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它 实验 们相碰. 们相碰. 4.测速度:可以测量小球被拉起的角度, 4.测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出 测速度 碰撞前对应小球的速度, 碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角 度,算出碰撞后对应小球的速度. 算出碰撞后对应小球的速度. 5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验. 5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验. 改变条件 6.验证:一维碰撞中的动量守恒. 6.验证:一维碰撞中的

动量守恒. 验证

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方案三: 方案三:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 1.测质量:用天平测出两小车的质量. 1.测质量:用天平测出两小车的质量. 测质量 2.安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端, 2.安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端, 安装 把纸带穿过打点时计器,连在小车的后面, 把纸带穿过打点时计器,连在小车的后面,在两小 车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥. 车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥. 3.实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止, 3.实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车 实验 碰撞时撞针插入橡皮泥中, 碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运 动. 4.测速度: 4.测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由 测速度 算出速度. v= x 算出速度. 5.改变条件:改变碰撞条件、重复实验. 5.改变条件:改变碰撞条件、重复实验. 改变条件 6.验证: 6.验证:一维碰撞中的动量守恒 验证t

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【误差分析】 1.系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求: 1.系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求: 系统误差 即: (1)碰撞是否为一维碰撞. 碰撞是否为一维碰撞. (2)实验是否满足动量守恒的条件:如气垫导轨 实验是否满足动量守恒的条件: 是否水平,两球是否等大, 是否水平,两球是否等大,长木板实验是否平衡 掉摩擦力. 掉摩擦力. 2.偶然误差:主要来源于质量m和速度v的测量. 2.偶然误差:主要来源于质量m和速度v的测量. 偶然误差 3.改进措施( 3.改进措施(1)设计方案时应保证碰撞为一维 改进措施 碰撞,且尽量满足动量守恒的条件. 碰撞,且尽量满足动量守恒的条件. (2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差. 采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差.

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【注意事项】 1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平” 1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和 前提条件 “正碰”. 正碰” 2.方案提醒: 2.方案提醒:(1)若利用气垫导轨进行实验,调 方案提醒 若利用气垫导轨进行实验, 整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平. 整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平. (2)若利用摆球进行实验,两小球静放时球心 若利用摆球进行实验, 应在同一水平线上,且刚好接触,摆线竖直, 应在同一水平线上,且刚好接触,摆线竖直,将小 球拉起后,两条摆线应在同一竖直面内. 球拉起后,两条摆线应在同一竖直面内. (3)若利用长木板进行实验,可在长木板下垫 若利用长木板进行实验, 一小木片用以平衡摩擦力. 一小木片用以平衡摩擦力. 3.探究结论:寻找的不变量必须在各种碰撞情况 3.探究结论: 探究结论 下都不改变. 下都不改变.

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典例剖析【例1】气垫导轨是

常用的一种实验仪器,它是利 气垫导轨是常用的一种实验仪器, 用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫, 用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑 块悬浮在导轨上, 块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没 有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨 有摩擦.我们可以用带竖直挡板C 和滑块A 和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图13 验证动量守恒定律,实验装置如图13 所示,采用的实验步骤如下: 所示,采用的实验步骤如下:

图1

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a.用天平分别测出滑块A a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB; 用天平分别测出滑块 的质量m b.调整气垫导轨,使导轨处于水平； b.调整气垫导轨,使导轨处于水平； 调整气垫导轨 c.在 c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销 间放入一个被压缩的轻弹簧, 锁定,静止放置在气垫导轨上； 锁定,静止放置在气垫导轨上； d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1; 用刻度尺测出 e.按下电钮放开卡销 同时分别记录滑块A 按下电钮放开卡销, e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块A、B运动 时间的计时器开始工作. 滑块分别碰撞C 时间的计时器开始工作.当A、B滑块分别碰撞C、 挡板时计时结束,记下A 分别到达C D挡板时计时结束,记下A、B分别到达C、D的运 动时间t 动时间t1和t2. . (1)实验中还应测量的物理量及其符号是 利用上述测量的实验数据, (2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定 上式中算得的A 律的表达式是 ,上式中算得的A、B两滑块的 小并不完全相等, 动量大小并不完全相等,产生误差的原因有 (至 少答出两点). 少答出两点).

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解析

A、B两滑块被压缩的弹簧弹开后,在气垫导 两滑块被压缩的弹簧弹开后,

轨上运 …… 此处隐藏：3366字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……