16.31实验：验证动量守恒定律—人教版高中物理选组3-5课件 (共23张PPT).pptx

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1、高考导航,1.基本考察点：探究实验的思想和方法,特别是对实验原理、实验步骤、实验数据的处理及误差分析等问题的掌握；2.题型及难度：多以实验题形式进行考查,难度中等,16.31实验：验证动量守恒定律,案例1:利用气垫导轨探究一维碰撞中的不变量如图:,实验探究案例,(1)质量的测量:用天平测量质量(2)速度的测量:利用公式=。x为滑块上挡光片的宽度,t为数字计时器显示的挡光片经过光电门的时间(3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。,(4)实验方法用细线将弹簧压缩,放置于两个滑块之间,并使它们静止,然后烧断细线,弹簧弹开后落下,两个滑块随即向相反方向运动。在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞

2、架,可以得到能量损失很小的碰撞。在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两个滑块连成一体运动,这样可以得到能量损失很大的碰撞。注意：为了研究水平方向的一维碰撞,气垫导轨必须调水平。,实验探究案例,(5)数据的记录与处理在记录速度时,若物体碰撞后速度的方向与原来的方向相反,要注意正负号。,实验探究案例,实验探究案例,案例2:利用等长悬线悬挂的摆球探究一维碰撞如图：,(1)质量的测量:用天平测量(2)速度的测量:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后小球的速度。,如图所示：把两个质量相等的小球都用长度为L的线悬挂起来，测量

3、小球A被拉起的角度1,根据机械能守恒定律,可知小球A落下时的速度=gL1cos1;测量被撞小球B摆起的角度,则小球B被撞后的速度=gL1cos;同理可以求出碰后小球A的速度。注意：准确测量两球碰撞前后的摆角大小是实验的关键。,实验探究案例,(3)实现不同碰撞情境的措施:用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失。注意：两小球静止时应在同一水平线上,且刚刚接触,摆线竖直将小球拉起后,两摆线应在同一竖直平面内,以保证碰撞是一维的.两球最好用双线摆。,实验探究案例,案例3:利用小车在光滑的木板上碰撞探究一维碰撞如图：(1)质量的测量:用天平测量(2)速度的测量:=,式中x为纸带上两计数点间的距离,可用刻

4、度尺测量,t为小车经过x所用的时间,可由打点间隔算出。(3)措施:在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两个小车连接成一体。,实验探究案例,1.实验原理让一个质量为m1(质量较大)的小球从斜槽上滚下来,跟放在斜槽末端的另一质量为m2(质量较小)的小球(两球半径相同)发生碰撞(正碰).小球的质量可以用天平称出。两球碰撞前后的速度可以利用平抛运动的知识求出。设小球下落时间为t,质量为m1的入射小球碰撞前的速度为,碰撞后,入射小球的速度是1,被碰小球的速度是.,实验：验证动量守恒定律,可以用水平位移代替小球的速度吗？,在图中,线段OJ的长度是被碰小球飞出的水平距离;OE的长

5、度是碰撞后入射小球飞出的水平距离;OF的长度则是不发生碰撞时入射小球飞出的水平距离.OF=1,1=OF,OE=1,1=OE,OJ=,=OJ由此可知小球飞出的水平距离可以代替小球飞出时的速度.,重垂线,平抛测速：测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。,实验：验证动量守恒定律,实验：验证动量守恒定律,2.实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。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。方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等。方案四：斜槽、大

6、小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、12312312刻度尺、圆规、三角板等。,3.实验步骤(1)用天平测出两小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球.(2)按照图示安装实验装置,调整固定斜槽,使斜槽底端水平.(3)白纸在下,复写纸在上,在适当位置铺放好.记下重垂线所指的位置O.,实验：验证动量守恒定律,(4)不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次.用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心P就是小球落点的平均位置。(5)把被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次。用步骤(4)的方法,标出碰后入射

7、小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。如图：,实验：验证动量守恒定律,(6)测量OJ、OE、OF的长度.将测量数据填入表中。,实验：验证动量守恒定律,注意事项：(1)入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1m2)；(2)入射小球的半径等于被碰小球的半径；(3)入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滚下；(4)斜槽末端的切线必须水平；(5)两球碰撞时,入射球与被碰球的球心连线与入射球的初速度方向一致；(6)地面必须水平,白纸铺好后,实验过程中不能移动,否则会造成很大的误差。,实验：验证动量守恒定律,例1.某同学设计如图甲所示的装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中

8、的不变量，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在记录纸上的垂直投影点，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。（1）碰撞后B球的水平射程是cm。,64.8,实验：验证动量守恒定律,（2）在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是。A水平槽上未放B球时，A

9、球落点位置到O点的距离BA球与B球碰撞后，A、B两球落点位置到O点的距离CA、B两球的质量DG点相对于水平槽面的高度（3）若本实验中测量出未放B球时A球落点位置到O点的距离为xA，碰撞后A、B两球落点位置到O点的距离分别为xA、xB，已知A、B两球半径均为r，A、B两球质量分别为mA、mB则通过式子即可验证A、B两球碰撞中的不变量（用所给字母表示）。,ABC,mAxAmAxA+mBxB,实验：验证动量守恒定律,实验：验证动量守恒定律,例2.用如图甲所示的装置探究碰撞中的不变量,小车P、Q的前端均粘有橡皮泥,后端连接通过打点计时器的纸带,在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力,推一下小车P,使之运动,

10、与静止的小车Q相碰粘在一起,继续运动。,(1)实验获得的一条纸带如图乙所示,根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分,用刻度尺测得B、C、D、E各点到起点A的距离.根据碰撞前后小车的运动情况,应选纸带上段来计算小车P的碰撞前速度。(2)测得小车P(含橡皮泥)的质量为m1,小车Q(含橡皮泥)的质量为m2,如果实验数据满足关系式,则说明小车P、Q组成的系统碰撞前后质量与速度的乘积之和保持不变。(3)如果在测量小车P的质量时,忘记粘橡皮泥,则所测系统碰撞前质量与速度的乘积之和与系统碰撞后质量与速度的乘积之和相比,将(填“偏大”“偏小”或“相等”).,BC,1（）2=（1+）（）,偏小,实验：验证

11、动量守恒定律,例3.在探究碰撞中的不变量实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。实验过程中除了要测量A球被拉起的角度1，及它们碰后摆起的最大角度2之外，还需测量（写出物理量的名称和符号）才能验证碰撞中的动量守恒。用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式是。,两物体的质量mA、mB,实验：验证动量守恒定律,例4.用如图所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040s，右侧滑块通过右侧光电计时器，

12、记录时间为0.060s，左侧滑块质量为100g，左侧滑块的m1v1gm/s，右侧滑块质量为150g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1+m2v2gm/s。,22.5,0,实验：验证动量守恒定律,例5.按照图1完成实验后，实验小组对上述装置进行了如图2所示的改变：（I）在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近槽口处，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；（）将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上得到痕迹P；（）把半径相同的小球B静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球仍从固定点C由静止开始滚下，与小球B相碰后，两

13、球撞在木板上得到痕迹M和N；用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为y1、y2、y3请你写出用直接测理的物理量来验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式：,例6.完成图甲实验后，另一位同学对上述装置进行了改造如图乙所示：在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平末端等高且无缝连接使小球A仍从斜槽上挡板处由静止滚下，重复实验步骤和的操作，得到两球落在斜面上的落点M、P、N用刻度尺测量斜面顶点到M、P、N三点的距离分别为、则验证两球碰撞过程中动能守恒的表达式为（用所测物理量的字母表示）,实验：验证动量守恒定律,作业,1.先复习今天的实验，完成大小本第一节内容；2.预习第四节碰撞.,