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1、《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》實(shí)驗(yàn)中速度測(cè)定的三條思路-論文網(wǎng)
論文摘要:《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》實(shí)驗(yàn)中速度測(cè)定的三條思路-論文網(wǎng)論文關(guān)鍵詞:驗(yàn)證,動(dòng)量,守恒定律,實(shí)驗(yàn),速度?
《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》的實(shí)驗(yàn)題目很多,實(shí)驗(yàn)原理都是測(cè)定相互作用前、后系統(tǒng)的動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)是否相等。動(dòng)量是由質(zhì)量和速度構(gòu)成的,故所有《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》的實(shí)驗(yàn)都是圍繞測(cè)定瞬時(shí)速度而設(shè)計(jì)的。瞬時(shí)速度測(cè)定的測(cè)定通常是根據(jù)以下三條思路:①根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,②根據(jù)機(jī)械能守恒定律,③根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。本文就從這三個(gè)方面談?wù)勊俣葴y(cè)定的具體思路。
一、利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求速度
(1)物體落在水平面上
例1:用半徑相同
2、的兩小球A、B的碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1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記為P。再把B球放在水平槽前端邊緣處,讓A球仍從C處由靜止?jié)L下,A球碰撞后落在記錄紙上留下的痕跡記為M,B球碰撞后落在記錄紙上留下的痕跡記為N。記錄紙上的點(diǎn)是重垂線所指的位置,測(cè)得各落點(diǎn)痕跡到點(diǎn)的距離。只要滿足關(guān)系式,則說明碰撞中動(dòng)量是守恒的.
分析:由平拋的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,和平拋的高度一定可推出初速度。只要滿足關(guān)系式=,則說明碰撞中系統(tǒng)動(dòng)量是守恒的。
(2)物體落在豎直面上
例2:為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相
3、同、質(zhì)量不等的小球。按下述步驟做了如下實(shí)驗(yàn):
步驟1:用天平測(cè)出兩個(gè)小球質(zhì)量m和m,且m>m。
步驟2:安裝好實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示,使槽的末端的切線水平,將另一木條豎直固定在右側(cè)。
步驟3:先不在斜槽的末端B點(diǎn)放小球m,讓小球m從頂端自A處靜止釋放,記下小球在豎直面上的落點(diǎn)位置E。
步驟4:將小球m放在斜槽末端B點(diǎn),讓小球m從頂端A處靜止釋放,使它們碰撞,記下小球m在豎直面上的落點(diǎn)位置F和m在豎直面上的落點(diǎn)位置D。
步驟5:找出小球放在斜槽末端時(shí)小球球心對(duì)應(yīng)的木板上的等高點(diǎn)C。
步驟6:用刻度尺量出落點(diǎn)D、E和F到C點(diǎn)的距離分別為L、L和L。
只要滿足關(guān)系式,則說明碰撞中動(dòng)量是守恒
4、的.
分析:由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,和水平方向的位移一定可推出初速度,只要滿足關(guān)系式,則說明碰撞中系統(tǒng)動(dòng)量是守恒的。
(3)物體落在斜面上
例3:為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒,某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不等的小球,按下述步驟做了如下實(shí)驗(yàn):
①用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為和且.
②按照如圖3所示的那樣,安裝好實(shí)驗(yàn)裝置.將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端點(diǎn)的切線水平.將一斜面BC連接在斜槽末端.
③先不放小球,讓小球從斜槽頂端A處由靜止
開始滾下,記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置E.
④將小球放在斜槽前端邊緣處,讓小球從斜槽頂端A處滾下,使它們發(fā)生碰撞,記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置D和小球在斜面
5、上的落點(diǎn)位置F.
⑤用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離.圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下的小球在斜面上的幾個(gè)落點(diǎn)位置到B點(diǎn)的距離分別為、、.
根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)用測(cè)得的物理量來表示,只要滿足關(guān)系式,則說明碰撞中動(dòng)量是守恒的.
分析:設(shè)斜面的傾角為,由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、可知平拋的初速度.故只要滿足關(guān)系式,則說明碰撞中系統(tǒng)動(dòng)量是守恒的。
二、利用機(jī)械能守恒的規(guī)律求速度
例4:圖4是用來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置,彈性球1用細(xì)線懸掛于點(diǎn),點(diǎn)下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實(shí)驗(yàn)時(shí),將球1拉到A點(diǎn),并使之靜止,同時(shí)把球2放在立柱上,釋放球1,當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對(duì)心碰撞。碰后球1向
6、左最遠(yuǎn)可擺到B點(diǎn),球2落到水平地面上的C點(diǎn)?,F(xiàn)已測(cè)出A點(diǎn)離水平桌面的距離為a,B點(diǎn)離水平桌面的距離為b,C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c,球1的質(zhì)量為和球2的質(zhì)量為,立柱的高為h,桌面離地面的高為H。根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)可得該實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_________________。
分析:被碰小球(球2)碰后的速度仍然是根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出即,主碰小球(球1)碰前和碰后的速度均由機(jī)械能守恒的規(guī)律求出,令碰前的速度為,碰后的速度為,則由機(jī)械能守恒規(guī)律,解得
,解得。代入,化簡得驗(yàn)證
動(dòng)量守恒的表達(dá)式為
三、由勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求速度
(1)已知時(shí)間測(cè)位移
例5:如圖5甲所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn):在光滑水平面上,小車A的左端粘有橡皮泥,小車A受到外界水平?jīng)_量作用后做勻速運(yùn)動(dòng),與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體,繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)。