【高中物理】实验：验证动量守恒定律课件 2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、第节4高中物理 选择性必修一第一章实验：验证动量实验：验证动量守恒定律守恒定律 动量守恒定律的适用量守恒定律的适用条件条件是系是系统不受外力，或者所受不受外力，或者所受外力的矢量和为0。因我们生活中常见的碰撞近似满足动量守恒的条件，故我们可以通过碰撞实验来验证动量守恒定律。知识回顾问题1：该代数运算验证式成立的前提是？问题：什么是一维碰撞？问题3：如何设计实验，保证为一维碰撞？问题4：如何处理矢量的方向呢？问题5：测量碰撞前后物体的速度有哪些方法？想一想想一想规定正方向碰撞是一维打点打点计时器器测匀速匀速过程的程的速度速度、平抛运、平抛运动的的水平位移水平位移，光光电门计时器器用用轨道道、斜槽

2、、气斜槽、气垫导轨动量守恒验证式实验思路气垫导轨碰撞滑块光电门L L导轨水平1.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。挡光条一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒(1)(1)质量的测量：用质量的测量：用_测量测量.(2 2)速速 度度 的的 测测 量量：v _ _ _ _，式式 中中 的的d为为 滑滑 块块 上上 挡挡 光光 板板 的的_ _ _ _，t为为 数数 字字 计计时器显示的滑块上的挡光板经过时器显示的滑块上的挡光板经过_的时间的时间.天平天平宽度宽度光电门光电门一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒2.数据测量：mAmB

3、,运动滑块A撞击静止滑块B。两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右 运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。弹性碰撞架mAv1=mAv2+mBv3mAv=(mA+mB)v共共0=mAvA-mBvB(3)(3)碰撞情景的实现：碰撞情景的实现：一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒3.实验步骤：结论:碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒4.数据分析：1.实验之前需要将气垫导轨调节水平；2.实验时应该确保发生的是一维碰撞；5.注意事项：一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒实验器材实验器材被碰小球斜槽（末端水平）入射小球复写复写纸白白纸重垂线

4、天平（测小球质量）、刻度尺(测水平位移）二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1、质量和半径条件：入射球质量大于被碰球质量，m1m2 （防止A球反弹）r1=r2（保证对心碰撞）4.平均落点确定方法：实验原理3、水平位移测量：测球心在水平地面的投影到各小球平均落点的距离斜槽末端切向水平h2、验证原理式：m1v=m1v1+m2v2思想方法：等效替代计算式：m1OP=m1OM+m2ON圆心即为小球平均落点实验演示实验演示1.斜槽末端要切线要水平；2.每次小球下滑要从同一位置处由静止释放；3.要保证对心碰撞，两球必须半径相同，质量不同（如铁球碰铝球）；4.小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小

5、球落点都圈在里面，该小圆的圆心即为小球的平均落点；注意事项5.用m1OPm1OMm2ON验证时，两小球的质量和水平位移不能错位各物体落点唯一被确定：最近的落点为入射球碰后落点；最远落点为被碰球落点；中间的为入射球无碰撞落点。（碰撞后速度要符合物理情景，碰后未反向，后减前增，且V后V前）验证动量守恒定律（2）数据测量：由m1v1+m2v2=m1v1+m2v2知，需测质量和速度（3）实验方案（1）实验思路：利用一维内力远大于外力碰撞的方式，验证动量守恒气垫导轨光电门法平抛运动替代法课堂总结课堂练习1.1.在用气垫导轨做在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量实验时

6、，左侧滑块质量m m1 1=200 g=200 g，右，右侧滑块质量侧滑块质量m m2 2=160 g=160 g，挡光片宽度为，挡光片宽度为3.00 cm3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别并用细线连在一起，如图所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动挡光片通过光电门的时间分别为向左、右方向运动挡光片通过光电门的时间分别为t t1 1=0.30 s=0.30 s，t t2 2=0.24 s=0.24 s则两滑块的速度分别为则两滑块的速度分别为v v1 1=_m/s=_

7、m/s，v v2 2=_m/s=_m/s烧断细线前烧断细线前m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2=_kgm/s=_kgm/s，烧断细线后，烧断细线后m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2=_kgm/s=_kgm/s。可得。可得到的结论是到的结论是_2 2如图所示为如图所示为“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”实验装置的示意图，下面是本实验中涉及到的部实验装置的示意图，下面是本实验中涉及到的部分物理量分物理量入射球释放时的高度入射球释放时的高度h h 小球离开斜槽末端平抛的高度小球离开斜槽末端平抛的高度H H 平抛的水平位移平抛的水平位移:OPOP、OQOQ、OROR（1

8、1）在以上几个量中必须测量的是）在以上几个量中必须测量的是OPOP、OQOQ、_（填表示物理量的符号）。（填表示物理量的符号）。实验中还应测量的物理量是入射小球的质量实验中还应测量的物理量是入射小球的质量m m1 1和和_。（2 2）实验最终要验证的表达式为）实验最终要验证的表达式为_。（用上边的符号表示。（用上边的符号表示）（3 3）下列哪些做法有助于完成实验，减小实验误差）下列哪些做法有助于完成实验，减小实验误差_。A A实验前仔细调整斜槽，使其末端点的切线水平实验前仔细调整斜槽，使其末端点的切线水平 B B让入射小球的直径大于被碰小球的直径让入射小球的直径大于被碰小球的直径 C C改变入

9、射小球滑下的高度改变入射小球滑下的高度h h，重复实验，通过多次测量取平均值确定水平位移，重复实验，通过多次测量取平均值确定水平位移 D D注意在实验中不能移动地面上所铺白纸的注意在实验中不能移动地面上所铺白纸的位置位置ORORADAD被碰小球质量被碰小球质量m m2 23 3用图甲所示装置验证动量守恒定律，在长木板右端下面垫放小木片，用图甲所示装置验证动量守恒定律，在长木板右端下面垫放小木片，补偿阻力。小车补偿阻力。小车P P的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带。接通电源，轻推小的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带。接通电源，轻推小车车P P使之运动，小车使之运动，小车P P运动一段时间后，与原来静止的

10、小车运动一段时间后，与原来静止的小车Q Q相碰，并粘合相碰，并粘合在一起继续运动。（已知打点计时器电源频率为在一起继续运动。（已知打点计时器电源频率为50 Hz50 Hz）（1 1）两车碰撞前后打出的纸带如图乙所示。）两车碰撞前后打出的纸带如图乙所示。测得小车测得小车P P的质量（包含橡皮泥）的质量（包含橡皮泥）m mP P=0.40kg=0.40kg，小车小车Q Q的质量的质量m mQ Q=0.10kg=0.10kg，由以上数据，由以上数据求得碰前系统总动量为求得碰前系统总动量为_kgm/s_kgm/s，碰后系统总动量为碰后系统总动量为_kgm/s_kgm/s。（均保留两位有效数字）（均保留

11、两位有效数字）（2 2）实验结论：）实验结论：_。0.220.220.210.21在在误差允差允许的范的范围内，碰撞前后内，碰撞前后P P、Q Q总动量守恒量守恒 3.如如图所图所示示,利用利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量不变量,已知两已知两遮遮光片的光片的宽度相同都为宽度相同都为L,两两滑块质量分别为滑块质量分别为mA和和mB,开始时滑块开始时滑块A和和B相向相向运动运动,经经过过光电门的时间各自光电门的时间各自为为tA和和 tB，碰撞后，碰撞后，滑块滑块B和和A先后先后以以 tB和和 tA 经过经过右右侧光电门侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和

12、速度乘积之和保持不，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变变，则，则可用题中条件写出可用题中条件写出所满足的关系式是：所满足的关系式是：_ _。vAvBvA vB L4.某同学设计如图甲所示的装置，通过半径相同的某同学设计如图甲所示的装置，通过半径相同的 A、B 两球碰撞来探究碰撞过程中两球碰撞来探究碰撞过程中的不变量。的不变量。(1)碰撞后碰撞后 B 球的水平射程是球的水平射程是_cm。65.0(2)(多选多选)在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是()A.水平槽上未放水平槽上未放 B 球时，球时，A 球落点位置到球落点位置到 O 点的距离点的距离OP B.A B 两球碰撞后，各自落点位置到两球碰撞后，各自落点位置到 O 点的距离点的距离OM、ON C.A、B 两球的质量两球的质量mA、mB D.水平槽面水平槽面相对于相对于O点点的高度的高度hABC(3)所测量的物理量满足式子：所测量的物理量满足式子：，则，则A、B碰撞中的动量守恒。碰撞中的动量守恒。mAOPmAOMmBON