实验：验证动量守恒定律.pptx

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 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1和和m2及及碰撞前、后物体的速度碰撞前、后物体的速度v1、v2及及v1、v2，找出碰撞前的，找出碰撞前的动量动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看，看碰撞前、后动量是否守恒。碰撞前、后动量是否守恒。第1页/共29页三、实验器材三、实验器材方案一：方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：方案二：带细线的摆球带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案三：方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个两个)、天平、撞针、橡皮泥。、天平、撞针、橡皮泥。方案四：方案四：斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。平、刻度尺、圆规、三角板。第2页/共29页四、实验步骤四、实验步骤方案一：方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验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：用天平测出滑块质量。(2)安装：正确安装好气垫导轨。安装：正确安装好气垫导轨。(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(改变滑块的量改变滑块的量改变滑块的初速度大小和方向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：一维碰撞中的动量守恒。第3页/共29页方案二：方案二：利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰撞验撞验(1)测质量：用天平测出两小球的质量测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。(2)安装：把两个大小相等的小球用等长悬线悬挂起来。安装：把两个大小相等的小球用等长悬线悬挂起来。(3)实实验验：一一个个小小球球静静止止，拉拉起起另另一一个个小小球球，放放下下时时它它们们相相碰碰。(4)测测速速度度：可可以以测测量量小小球球被被拉拉起起的的角角度度，从从而而算算出碰撞出碰撞前前对对应应小小球球的的速速度度，测测量量碰碰撞撞后后小小球球摆摆起起的的角角度度，算算出碰撞后对应小球的速度。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。改变条件：改变碰撞条件，重复实验。(6)验证：一维碰撞中的动量守恒。验证：一维碰撞中的动量守恒。第4页/共29页第5页/共29页第6页/共29页(6)把把被被碰碰小小球球放放在在斜斜槽槽的的末末端端，让让入入射射小小球球从从同同一一高高度度滚滚下下，使使它它发发生生正正碰碰，重重复复10次次，仿仿步步骤骤（5）求求出出入入射射小小球球落落地地点点的的平平均均位位置置M和和被被碰碰小小球球落落地地点点的的平平均均位位置置N。(7)过过O和和N在纸上作一直线。在纸上作一直线。(8)用刻度尺量出线段用刻度尺量出线段OM、OP、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，看是否成立。是否成立。第7页/共29页第8页/共29页第9页/共29页六、注意事项六、注意事项1前提条件前提条件 碰撞的两物体应保证碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”。2方案提醒方案提醒(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。仪确保导轨水平。(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水线上，若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水线上，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。直面内。第10页/共29页(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用 以平衡摩擦力。以平衡摩擦力。(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：若利用斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；选质量较大的小球作为入射小球；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。终保持不变。第11页/共29页3探究结论探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。七、误差分析七、误差分析1系统误差系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求，即：主要来源于装置本身是否符合要求，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：如气垫导轨是否水平，实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平，两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。2偶然误差偶然误差 主要来源于质量主要来源于质量m和速度和速度v的测量。的测量。第12页/共29页第13页/共29页【例1】在“验证动量守恒定律”的实验中，为了使实验得到较好的效果：(1)在调整实验装置时，应注意调整轨道末端_ _；这是为了_(2)在做实验时，比较斜槽轨道上较低位置和较高位置，应选择_释放小球，理由是:基本实验过程切线沿水平方向保证入射小球和被碰小球在碰后都能做平抛运动较高位置 因为入射球在碰撞前可获得较大的速度，和被碰球之间的相互作用时间可以缩短，增大它们之间的相互作用力，球所受的阻力可忽略不计第14页/共29页(3)如碰撞小球的半径为r1，质量为m2，实验记录下小球的落点为M、P、N，如图所示，则本实验验证动量守恒的根据是看_m1OM+m2ON是否与m1OP相等第15页/共29页 1对实验的要求不明确 2不能准确确定小球的起点与落点 3不理解实验原理导致对所需测量的物理量不清楚第16页/共29页【例2】某同学用图626(甲)所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律图中PQ是斜槽，QR为水平槽实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作10次，得到10个落点痕迹再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这种操作10次图中O点是水平槽末端R在记录纸上垂直投影点.646365第17页/共29页B球落点痕迹如图(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐图626646365第18页/共29页(1)碰撞后B球的水平射程应取为_cm.(2)在以下选项中，哪些不是本次实验必须进行的测量？答_(填选项号)A水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离；BA球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离；C测量A球与B球的直径；D测量A球和B球的质量(或两球质量之比)；E测量G点相对于水平槽面的高度64.265.2ABD第19页/共29页【例3】某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验，在小车A的前端黏有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并黏在一起，继续做匀速运动，设计如图(甲)所示，在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力题型验证动量守恒定律实验的迁移运用第20页/共29页 (1)若已得到打点纸带如图(乙)所示，并测得各计数点间的距离在图上标出A为运动起始的点，则应选_段来计算A碰前的速度，应选_段来计算A和B碰后的共同速度 (2)已测得小车A的质量mA=0.40kg，小车B的质量mB=0.20kg，则由以上结果可得碰前总动量=_kgm/s，碰后总动量=_kgm/s.得到的结论是_(计算结果保留三位有效数字)第21页/共29页【切入点】通过纸带和文字叙述进行判断，速度大时点之间距离大要知道平均速度的求法【解析】因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B黏合在一起，其共同速度比A原来的速度小所以应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A的碰前速度，点间距小的DE段计算A和B碰后的共同速度第22页/共29页第23页/共29页【思维拓展】本题说明了另外一种验证动量守恒定律的例子，值得注意其方法，下题还列举了用摆球做实验验证动量守恒的实例对于相关的实验，在解析过程中要从实验原理出发进行研究，不能对实验器材和实验步骤进行死记硬背第24页/共29页跟踪训练1用如图所示的装置验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的水平面上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前张直，且与竖直线的夹角为；A释放后摆动到最低点时恰好与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录了多个B球的落点图中s是B球平均落点到平台边缘的水平距离第25页/共29页LHsmAmB0第26页/共29页第27页/共29页第28页/共29页谢谢您的观看！第29页/共29页