16实验：验证动量守恒定律.ppt

选修选修3-5 3-5 第十六章动量守恒定律第十六章动量守恒定律实验：验证动量守恒定律实验：验证动量守恒定律一、实验目的一、实验目的 验证碰撞中的动量守恒验证碰撞中的动量守恒二、实验原理二、实验原理质量为质量为m m1 1和和m m2 2的两个小球发生的两个小球发生正碰，若碰前正碰，若碰前m m1 1运动，运动，m m2 2静止，静止，根据动量守恒定律应有：根据动量守恒定律应有：m m1 1v v1 1m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2.由平抛运动知识可知，只要测出小球的质由平抛运动知识可知，只要测出小球的质量及两球碰撞后和不发生碰撞时飞出的水平距离，量及两球碰撞后和不发生碰撞时飞出的水平距离，即即m1OPm1OMm2ON，就可验证动量守恒定，就可验证动量守恒定律律为防止碰后反弹：为防止碰后反弹：三、实验器材三、实验器材斜槽，两个大小相等、质量不同的小球，重垂线，复写纸，白斜槽，两个大小相等、质量不同的小球，重垂线，复写纸，白纸，天平，刻度尺，圆规，三角板等纸，天平，刻度尺，圆规，三角板等四、实验操作四、实验操作1 1用天平测出两个小球的质量用天平测出两个小球的质量m m1 1、m m2 2.选质量大的作为入射球选质量大的作为入射球m m1 1.2 2按图所示安装好实验装置，按图所示安装好实验装置，使斜槽的末端点切线水平使斜槽的末端点切线水平3 3在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写 纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了小球落纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了小球落 地的痕迹地的痕迹4 4在白纸上记下重垂线所指的位置在白纸上记下重垂线所指的位置O.O.5 5先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上同一先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度滚下，重复高度滚下，重复1010次用尽可能小的圆把所有的次用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心小球落点圈在里面，圆心P P就是小球落点的平均位就是小球落点的平均位置置6 6把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射小球把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射小球从原来的高度滚下，使它们发生碰撞重复实验从原来的高度滚下，使它们发生碰撞重复实验1010次用同样的方法标出碰撞后入射小球落点的次用同样的方法标出碰撞后入射小球落点的平均位置平均位置M M和被碰小球落点的平均位置和被碰小球落点的平均位置N.N.7测量线段测量线段OP、OM、ON的长度，把两小球的的长度，把两小球的质量和相应的数值代入质量和相应的数值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立看是否成立8整理实验器材放回原处整理实验器材放回原处【注意事项注意事项】1 1斜槽末斜槽末端的切线必须端的切线必须_。2 2入射小球每次都必须从斜槽上入射小球每次都必须从斜槽上 _释放。释放。3 3入射小球的质量应入射小球的质量应 _被碰球的质量。被碰球的质量。4 4两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上水平水平同一高度由静止同一高度由静止大于大于【误差分析误差分析】本处主要探讨因操作不规范等引起的偶然误差。本处主要探讨因操作不规范等引起的偶然误差。1 1斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差；而造成误差；2 2若两球不能正碰，则误差较大；若两球不能正碰，则误差较大；3 3O O、P P、M M、N N各点定位不准确带来了误差；各点定位不准确带来了误差；1当堂训练当堂训练4AC42.如右图所示，利用在如右图所示，利用在“碰撞验证动量守恒碰撞验证动量守恒”的实验中，的实验中，让质量为让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在支的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在支柱上质量为柱上质量为m2的小球发生对心碰撞的小球发生对心碰撞(1)当两小球都向前飞出时，它们质量的关系应满足（当两小球都向前飞出时，它们质量的关系应满足（）m1m2 Bm1m2 Cm1m2(2)实验必须满足的条件是（实验必须满足的条件是（）.轨道末端的切线必须是水平的轨道末端的切线必须是水平的B.斜槽轨道必须光滑斜槽轨道必须光滑C.入射球入射球m1每次必须从同一高度滚下每次必须从同一高度滚下D.入射球入射球m1和被碰球和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高的球心在碰撞瞬间必须在同一高度度 BD(3)实验中必须测量的量是（实验中必须测量的量是（）.小球的质量小球的质量m1和和m2B.小球半径小球半径R1和和R2C.桌面离地的高度桌面离地的高度 D.小球起始高度小球起始高度.从两球相碰撞到两球落地的时间从两球相碰撞到两球落地的时间.小球小球m1单独滚下的水平距离单独滚下的水平距离.两小球两小球m1和和m2相碰后飞出的水平距离相碰后飞出的水平距离(4)两球作弹性碰撞时，只要存在两球作弹性碰撞时，只要存在 就可验证就可验证动量守恒定律动量守恒定律m1OP=m1OM+m2ON【小结小结】游标卡尺游标卡尺需验证：需验证：？需验证：需验证：而而？3.3.如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块B B上，另一上，另一端与滑块端与滑块C C接触但未连接，该整体静止放在离地面高接触但未连接，该整体静止放在离地面高为为H H5m5m的光滑水平桌面上。现有一滑块的光滑水平桌面上。现有一滑块A A从光滑曲面从光滑曲面上离桌面上离桌面h=1.8mh=1.8m高处由静止开始下滑，与滑块高处由静止开始下滑，与滑块B B发生发生碰撞（时间极短）并粘在一起压缩弹簧推动滑块碰撞（时间极短）并粘在一起压缩弹簧推动滑块C C向向前运动，经一段时间，滑块前运动，经一段时间，滑块C C脱离弹簧，继续在水平脱离弹簧，继续在水平桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出。已知桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出。已知mAmA=1kg=1kg，mBmB=2kg=2kg，mCmC=3kg=3kg，g=10m/s2 g=10m/s2 求：求：（1 1）滑块）滑块A A与滑块与滑块B B碰撞结束瞬间的速度；碰撞结束瞬间的速度；（2 2）被压缩弹簧的最大弹性势能；）被压缩弹簧的最大弹性势能；（3 3）滑块）滑块C C落地点与桌面边缘的水平距离。落地点与桌面边缘的水平距离。2m/s Ep=3J S=2m 4.4.平平直直的的轨轨道道上上有有一一节节车车厢厢，车车厢厢以以12m/s12m/s的的速速度度做做匀匀速速直直线线运运动动，某某时时刻刻与与一一质质量量为为其其一一半半的的静静止止的的平平板板车车挂挂接接时时，车车厢厢顶顶边边缘缘上上一一个个小小钢钢球球向向前前滚滚出出，如如图图所所示示，平平板板车车与与车车厢厢顶顶高高度度差差为为1.8m1.8m，设设平平板板车车足足够够长长，求求钢钢球球落落在在平平板板车车上上何何处处？（g g取取10m/s10m/s2 2）v02.4m一质量为一质量为m m、两端有挡板的小车静止在光滑水平面上，、两端有挡板的小车静止在光滑水平面上，两挡板间距离为两挡板间距离为1.1m1.1m，在小车正中放一质量为，在小车正中放一质量为m m、长度为长度为0.1m0.1m的物块，物块与小车间动摩擦因数的物块，物块与小车间动摩擦因数=0.15=0.15。如图示。现给物块一个水平向右的瞬时。如图示。现给物块一个水平向右的瞬时冲量，使物块获得冲量，使物块获得v v0 0=6m/s=6m/s的水平初速度。物块的水平初速度。物块与挡板碰撞时间极短且无能量损失。求：与挡板碰撞时间极短且无能量损失。求：小车获得的最终速度；小车获得的最终速度；物块相对小车滑行的路程；物块相对小车滑行的路程；物块与两挡板最多碰撞了多少次；物块与两挡板最多碰撞了多少次；物块最终停在小车上的位置。物块最终停在小车上的位置。v0作业作业