高一物理动量：碰撞中的动量守恒教案人教版

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1、碰撞中的动量守恒【重要知识提示】1．实验目的、原理(1)实验目的运用平抛运动的知识分析、研究碰撞过程中相互作用的物体系动量守恒(2)实验原理(a)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，若用飞行时间作时间单位，小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离．(b)设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2，则入射球碰撞前动量为(被碰球静止)p1=m1v1①设碰撞后m1，m2的速度分别为v’1、v’2，则碰撞后系统总动量为p2=mlV’1+m2v’2②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①、②

2、两式就可研究动量守恒．2．买验器材斜槽，两个大小相同而质量不等的小钢球，天平，刻度尺，重锤线，白纸，复写纸，三角板，圆规．3．实验步骤及安装调试(1)用天平测出两个小球的质量ml、m2．(2)按图5—29所示安装、调节好实验装置，使斜槽末端切线水平，将被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜槽末端，调节支柱，使两小球相碰时处于同一水平高度，且在碰撞瞬间入射球与被碰球的球心连线与斜槽末端的切线平行，以确保正碰后两小球均作平抛运动．(3)在水平地面上依次铺放白纸和复写纸．(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰撞前的位置，如图5—30所示．(5)移

3、去被碰球m2，让入射球从斜槽上同一高度滚下，重复10次左右，用圆规画尽可能小的圆将所有的小球落点圈在里面，其圆心即为人射球不发生碰撞情况下的落点的平均位置P，如图5—31所示．(6)将被碰小球放在小支柱上，让入射球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次左右，同理求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N．(7)过O、N作一直线，取O0’=2r(r为小球的半径，可用刻度尺和三角板测量小球直径计算厂)，则O’即为被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度．则系统碰撞前的动量可表示为p1=m1·OP，系统碰撞后

4、的总动量可表示为p2=m1·OM+m2·O'N若在误差允许范围内p1与p2相等，则说明碰撞中动量守恒.(9)整理实验器材，放回原处．4.注意事项(1)斜槽末端切线必须水平．说明：调整斜槽时可借助水准仪判定斜槽末端是否水平．(2)仔细调节小立柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度，且要求两球球心连线与斜槽末端的切线平行。(3)使小支柱与槽口的距离等于2r(r为小球的半径)(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．说明：在具体操作时，斜槽上应安装挡球板．(5)入射球的质量(m1)应大于被碰小球的质量(m2)．(6)地面须水平，白纸铺放好后，在实验过程中不

5、能移动白纸．5．数据处理及误差分析(1)应多次进行碰撞，两球的落地点均要通过取平均位置来确定，以减小偶然误差.(2)在实验过程中，使斜槽末端切线水平和两球发生正碰，否则两小球在碰后难以作平抛运动．(3)适当选择挡球板的位置，使入射小球的释放点稍高．说明：入射球的释放点越高，两球相碰时作用力越大，动量守恒的误差越小，且被直接测量的数值OM、0IP、0N越大，因而测量的误差越小．【典型范例导析】【例1】在研究碰撞中动量守恒实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中，正确的是()A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，误差越小B．释放点越

6、高，两球碰后水平位移越大，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C．释放点越高，两球相碰时相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，人射小球对被碰小球的作用力越大，支柱对被碰小球的阻力越小解析该实验产生误差的主要原因有：(1)两球相碰时水平方向外力(如：支架阻力)的影响；(2)小球作平抛运动的水平位移测量欠准确；(3)没有确保两小球在水平方向发生正碰．在实验中，入射小球的释放点越高，入射球碰前速度越大，相碰时内力越大，支柱阻力(系统所受的外力)的影响相对减小，更好地满足动量守恒的条件．同时，入射球的释放点越高，测量小球平抛运动的水

7、平位移的相对误差越小，从而减小了实验误差．因此选项B、C正确．点评尽量减小实验误差是物理实验中应重点解决的问题．在分析产生误差原因时应抓住产生误差的主要原因、影响误差大小的主要因素．【例2】“碰撞中的动量守恒”实验装置如图5—32所示，让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞，则(1)两小球的质量关系应满足()A．ml=m2B．m1>m2C．m1

8、(t)F．