实验验证动量守恒定律超赞幻灯片.ppt

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1、实验验证动量守恒定律超赞第1页，共45页，编辑于2022年，星期五实验分析与导引实验分析与导引一、一、设计实验设计实验【实验实验目的目的】验证验证一一维维碰撞中的碰撞中的动动量守恒量守恒第2页，共45页，编辑于2022年，星期五【实验实验原理原理】在一在一维维碰撞中，碰撞中，测测出物体的出物体的质质量量m和碰撞和碰撞前后物体的速度前后物体的速度v、v，找出碰撞前的，找出碰撞前的动动量量pm1v1m2v2及碰撞后的及碰撞后的动动量量pm1v1m2v2，看碰撞前后，看碰撞前后动动量是否守恒量是否守恒第3页，共45页，编辑于2022年，星期五【实验实验器材器材】方方案案一一：气气垫垫导导轨轨，滑滑块

2、块，天天平平，弹弹性性圈圈，粘粘扣扣，挡挡光光片片，光光电电门门，物物理理实实验验微微机机辅辅助助教学系教学系统统方方案案二二：重重垂垂线线一一条条，大大小小相相等等、质质量量不不同同的小球两个，斜槽，白的小球两个，斜槽，白纸纸，复写，复写纸纸，刻度尺，天平一台，刻度尺，天平一台，圆规圆规一个一个第4页，共45页，编辑于2022年，星期五【实验实验步步骤骤】方案一：利用气方案一：利用气垫导轨垫导轨完成一完成一维维碰撞碰撞实实验验1测质测质量：用天平量：用天平测测出滑出滑块质块质量量2安装：正确安装好气安装：正确安装好气垫导轨垫导轨(如如图图1221所示所示)第5页，共45页，编辑于2022年，

3、星期五图图1221第6页，共45页，编辑于2022年，星期五3实验实验：接通：接通电电源，利用配套的光源，利用配套的光电计时电计时装装置置测测出两滑出两滑块块各种情况下碰撞前后的速度各种情况下碰撞前后的速度(改改变变滑滑块块的的质质量；量；改改变变滑滑块块的初速度大的初速度大小和方向小和方向)4验证验证：一：一维维碰撞中的碰撞中的动动量守恒量守恒方案二：利用斜槽完成一方案二：利用斜槽完成一维维碰撞碰撞实验实验1先用天平先用天平测测出小球出小球质质量量m1、m2.第7页，共45页，编辑于2022年，星期五2按如按如图图1222所示安装好所示安装好实验实验装置，装置，将斜槽固定在桌将斜槽固定在桌边

4、边，使槽的末端切，使槽的末端切线线水平水平第8页，共45页，编辑于2022年，星期五图图1222第9页，共45页，编辑于2022年，星期五3在地上在地上铺铺一一张张白白纸纸，白，白纸纸上上铺铺放复写放复写纸纸，在白在白纸纸上上记记下重垂下重垂线线所指的位置所指的位置O.4先不放被碰小球，先不放被碰小球，让让入射球从斜槽上某一高入射球从斜槽上某一高度度处滚处滚下，重复下，重复10次，用次，用圆规圆规画尽可能小的画尽可能小的圆圆把所有的小球落点圈在里面，把所有的小球落点圈在里面，圆圆心就是入射心就是入射球不碰球不碰时时的落地点的落地点P.第10页，共45页，编辑于2022年，星期五5把被碰小球放在

5、斜槽前端把被碰小球放在斜槽前端边缘处边缘处，让让入射入射小球从同一高度小球从同一高度滚滚下，使它下，使它们发们发生正碰，重生正碰，重复复10次，依照步次，依照步骤骤4求出入射小球落点的平求出入射小球落点的平均位置均位置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.过过O、N在在纸纸上作一直上作一直线线第11页，共45页，编辑于2022年，星期五第12页，共45页，编辑于2022年，星期五图图1223第13页，共45页，编辑于2022年，星期五第14页，共45页，编辑于2022年，星期五第15页，共45页，编辑于2022年，星期五三、注意事三、注意事项项1前提条件：碰撞的两物体前提条件：

6、碰撞的两物体应应保保证证“水平水平”和和“正碰正碰”2若利用若利用“气气垫导轨垫导轨”完成完成实验实验，调调整整气气垫导轨时垫导轨时，注意利用水平，注意利用水平仪仪确保确保导轨导轨水平水平第16页，共45页，编辑于2022年，星期五若用若用“斜槽斜槽”完成完成实验实验，斜槽末端的切，斜槽末端的切线线必必须须水平，入射小球每次都必水平，入射小球每次都必须须从斜槽同一从斜槽同一高度由静止高度由静止释释放放第17页，共45页，编辑于2022年，星期五四、四、误误差分析差分析1系系统误统误差：主要来源于装置本身是否差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：符合要求，即：(1)碰撞是否碰撞是否为为一一维维

7、碰撞碰撞(2)实验实验是否是否满满足足动动量守恒的条件：如气量守恒的条件：如气垫垫导轨导轨是否水平，两球是否等大是否水平，两球是否等大第18页，共45页，编辑于2022年，星期五2偶然偶然误误差：主要来源于差：主要来源于质质量量m和速度和速度v的的测测量量3改改进进措施：措施：(1)设计设计方案方案时应时应保保证证碰撞碰撞为为一一维维碰撞，且尽量碰撞，且尽量满满足足动动量守恒的条件量守恒的条件(2)采取多次采取多次测测量求平均量求平均值值的方法减小偶然的方法减小偶然误误差差第19页，共45页，编辑于2022年，星期五一、基本一、基本实验实验原理及操作原理及操作 如如图图1224所示所示为为“验

8、证动验证动量守量守恒定律恒定律”实验实验装置示意装置示意图图图图1224典例透析与示范典例透析与示范例例例例1 1第20页，共45页，编辑于2022年，星期五(1)入射小球入射小球1与被碰小球与被碰小球2直径相同，它直径相同，它们们的的质质量相比量相比较较，应应是是m1_m2.(2)为为了保了保证证小球做平抛运小球做平抛运动动，必，必须调须调整整斜槽使斜槽使_(3)实验实验步步骤骤如下：如下：A在地面上依次在地面上依次铺铺白白纸纸和复写和复写纸纸第21页，共45页，编辑于2022年，星期五B确定重确定重锤对应锤对应点点O.C不放球不放球2，让让球球1从槽从槽M点点滚滚下，确定它下，确定它的落地

9、点的落地点P.D把球把球2放在立柱上，放在立柱上，让让球球1从斜槽从斜槽M点点滚滚下，与球下，与球2正碰后，确定它正碰后，确定它们们落地位置落地位置L1、L2.E量出量出OL1、OP、OL2的的长长度度第22页，共45页，编辑于2022年，星期五第23页，共45页，编辑于2022年，星期五第24页，共45页，编辑于2022年，星期五第25页，共45页，编辑于2022年，星期五【答案答案】(1)(2)斜槽末端切斜槽末端切线线水平水平(3)见见解析解析【规规律律总结总结】掌握掌握该实验该实验的操作要的操作要领领和注意事和注意事项项是解决是解决问题问题的关的关键键第26页，共45页，编辑于2022年

10、，星期五二、二、实验实验数据的数据的处处理理例例例例2 2 气气垫导轨垫导轨(如如图图1225甲甲)工作工作时时，空气从空气从导轨导轨表面的小孔表面的小孔喷喷出，在出，在导轨导轨表面表面和滑和滑块块内表面之内表面之间间形成一形成一层层薄薄的空气薄薄的空气层层，使滑使滑块块不与不与导轨导轨表面直接接触，大大减小表面直接接触，大大减小了滑了滑块块运运动时动时的阻力的阻力为为了了验证动验证动量守恒量守恒定律，在定律，在第27页，共45页，编辑于2022年，星期五水平气水平气垫导轨垫导轨上放置两个上放置两个质质量均量均为为a的滑的滑块块，每个滑，每个滑块块的一端分的一端分别别与穿与穿过过打点打点计计时

11、时器的器的纸带纸带相相连连，两个打点，两个打点计时计时器所用器所用电电源的源的频频率均率均为为b.气气垫导轨垫导轨正常工作后，正常工作后，接通两个打点接通两个打点计时计时器的器的电电源，并源，并让让两滑两滑块块以以不同的速度相向运不同的速度相向运动动，两滑，两滑块块相碰后粘在一相碰后粘在一起起继续继续运运动动图图乙乙为为某次某次第28页，共45页，编辑于2022年，星期五实验实验打出的点迹清晰的打出的点迹清晰的纸带纸带的一部分，在的一部分，在纸带纸带上以同上以同间间距的距的6个个连续连续点点为为一段划分一段划分纸纸带带，用刻度尺分，用刻度尺分别别量出其量出其长长度度s1、s2和和s3.若若题题

12、中各物理量的中各物理量的单单位均位均为为国国际单际单位，那么，位，那么，碰撞前两滑碰撞前两滑块块的的动动量大小分量大小分别为别为_、_，两滑，两滑块块的的总动总动量大小量大小为为_；碰撞后两；碰撞后两第29页，共45页，编辑于2022年，星期五滑滑块块的的总动总动量大小量大小为为_重复上重复上述述实验实验，多做几次若碰撞前、后两滑，多做几次若碰撞前、后两滑块块的的总动总动量在量在实验误实验误差允差允许许的范的范围围内相内相等，等，则动则动量守恒定律得到量守恒定律得到验证验证第30页，共45页，编辑于2022年，星期五图图1225第31页，共45页，编辑于2022年，星期五【解析解析】动动量量p

13、mv，根据，根据vs/(5t)可知可知两滑两滑块块碰前的速度分碰前的速度分别为别为v10.2s1b、v20.2s3b，则则碰前碰前动动量分量分别为别为0.2abs1和和0.2abs3，总动总动量大小量大小为为av1av20.2ab(s1s3)；碰撞后两滑碰撞后两滑块块的的总动总动量大小量大小为为2av2as2/(5t)0.4abs2.第32页，共45页，编辑于2022年，星期五【答案答案】0.2abs30.2abs10.2ab(s1s3)0.4abs2(第第1、2空答案可互空答案可互换换)【规规律律总结总结】本本实验实验是另一种是另一种验证动验证动量守量守恒的方法，数据恒的方法，数据记录记录是

14、借助是借助纸带纸带，正确掌握，正确掌握利用利用纸带纸带求瞬求瞬时时速度的方法是解速度的方法是解题题的前提的前提第33页，共45页，编辑于2022年，星期五三、三、创创新新实验实验例例例例3 3 某同学某同学设计设计了一个用打点了一个用打点计时计时器器验证动验证动量守恒定律的量守恒定律的实验实验：在小：在小车车A的前的前端粘有橡皮泥，推端粘有橡皮泥，推动动小小车车A使之做匀速运使之做匀速运动动然后与原来静止在前方的小然后与原来静止在前方的小车车B相碰并相碰并粘合成一体，粘合成一体，继续继续做匀速运做匀速运动动他他设计设计的的具体装置如具体装置如图图12第34页，共45页，编辑于2022年，星期五

15、26甲所示在小甲所示在小车车A后后连连着着纸带纸带，电电磁磁打点打点计时计时器器电电源源频频率率为为50 Hz，长长木板右端木板右端下面下面垫垫放小木放小木块块用以平衡摩用以平衡摩擦力擦力第35页，共45页，编辑于2022年，星期五图图1226第36页，共45页，编辑于2022年，星期五(1)若已知打出的若已知打出的纸带纸带如如图图乙所示，并乙所示，并测测得各得各计计数点数点间间距已距已标标在在图图上上A为为运运动动起起始的第一点，始的第一点，则应选则应选_段来段来计计算算A的的碰前速度，碰前速度，应选应选_段来段来计计算算A和和B碰碰后的共同速度后的共同速度(以上两空以上两空选选填填“AB”

16、或或“BC”或或“CD”或或“DE”)第37页，共45页，编辑于2022年，星期五(2)已已测测得小得小车车A的的质质量量m10.40 kg，小，小车车B的的质质量量m20.20 kg，由以上，由以上测测量量结结果可果可得：碰前得：碰前总动总动量量_kgm/s.碰碰后后总动总动量量_kgm/s.第38页，共45页，编辑于2022年，星期五【解析解析】(1)从分析从分析纸带纸带上打点情况看，上打点情况看，BC段既表示小段既表示小车车做匀速运做匀速运动动，又表示小，又表示小车车有有较较大大速度，因此速度，因此BC段能段能较较准确地描述小准确地描述小车车A在碰在碰撞前的运撞前的运动动情况，情况，应选

17、应选用用BC段段计计算算A的碰前的碰前速度从速度从CD段打点情况看，小段打点情况看，小车车的运的运动动情况情况还还没没稳稳定，而在定，而在DE段内小段内小车车运运动稳动稳定，故定，故应选应选用用DE段来段来计计算碰后算碰后A和和B的共同速度的共同速度第39页，共45页，编辑于2022年，星期五第40页，共45页，编辑于2022年，星期五0.695 m/s，碰撞后，碰撞后A、B的的总动总动量：量：p(m1m2)v共共(0.400.20)0.695 kgm/s0.417 kgm/s.【答案答案】(1)BCDE(2)0.4200.417第41页，共45页，编辑于2022年，星期五知能优化演练：知能优

18、化演练：3(单选单选)A、B两滑块在一水平长直气垫导轨两滑块在一水平长直气垫导轨上相碰，用闪光照相机在上相碰，用闪光照相机在t00，t1t，t22t，t33t各时各时刻闪光四次，摄得如图刻闪光四次，摄得如图1228所示照片，其中所示照片，其中B像有重叠，像有重叠，mBmA，由此可判断，由此可判断()A碰前碰前B静止，碰撞发生在静止，碰撞发生在60 cm处，处，t2.5tB碰前碰前B静止，碰撞发生在静止，碰撞发生在60 cm处，处，t0.5tC碰后碰后B静止，碰撞发生在静止，碰撞发生在60 cm处，处，t0.5tD碰后碰后B静止，碰撞发生在静止，碰撞发生在60 cm处，处，t2.5t第42页，共

19、45页，编辑于2022年，星期五知能优化演练：知能优化演练：3(单选单选)A、B两滑块在一水平长直气垫导轨两滑块在一水平长直气垫导轨上相碰，用闪光照相机在上相碰，用闪光照相机在t00，t1t，t22t，t33t各各时刻闪光四次，摄得如图时刻闪光四次，摄得如图1228所示照片，其中所示照片，其中B像有重叠，像有重叠，mBmA，由此可判断，由此可判断()A碰前碰前B静止，碰撞发生在静止，碰撞发生在60 cm处，处，t2.5tB碰前碰前B静止，碰撞发生在静止，碰撞发生在60 cm处，处，t0.5tC碰后碰后B静止，碰撞发生在静止，碰撞发生在60 cm处，处，t0.5tD碰后碰后B静止，碰撞发生在静止，碰撞发生在60 cm处，处，t2.5t第43页，共45页，编辑于2022年，星期五知能优化与演练知能优化与演练第44页，共45页，编辑于2022年，星期五本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放第45页，共45页，编辑于2022年，星期五