【物理】实验：验证动量守恒定律课件 2023-2024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、第一章 动量守恒定律第4节 实验：验证动量守恒定律 1.找一个碰撞过程，设计实验装置2.设法测量出碰撞前后系统的动量3.比较前后动量的大小关系4.处理数据并得出结论新课引入：在实验室如何验证动量守恒定律呢？目录第4节 实验：验证动量守恒定律方案一：气垫导轨法方案二：打点计时器法方案三：单摆法方案四：抛体法一、气垫导轨法1.天平测质量m碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1v2mvm1v1+m2v2 m1v1+m2v22.光电门测速度V3.列表处理数据注意：导轨一定保持水平碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1v2mvm1v1+m2v2 m1v1+m2v2一、气垫导轨法1.天

2、平测质量m2.光电门测速度V3.列表处理数据在两车碰撞处加轻弹簧，使两小车碰撞后可以完全弹开。0.25 0.25 0.25 0.250.42 0.00 0.00 0.400.1050.100m1m2v0m1m2v0碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1v2mvm1v1+m2v2 m1v1+m2v2在两车碰撞处加撞针和橡皮泥，使两小车碰后粘一起。0.45 0.25 0.45 0.250.32 0.00 0.20 0.200.1440.140一、气垫导轨法在两车碰撞处加撞针和橡皮泥或弹簧，使两小迎面相撞。在两车碰撞处加轻弹簧，使两小车碰撞后可以完全弹开。碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速

3、度v1v2v1v2mvm1v1+m2v2 m1v1+m2v2在两车碰撞处加撞针和橡皮泥，使两小车碰后粘一起。0.45 0.25 0.45 0.250.32 0.00 0.20 0.200.1440.140一、气垫导轨法在两车碰撞处加撞针和橡皮泥或弹簧，使两小迎面相撞。在两车碰撞处加轻弹簧，使两小车碰撞后可以完全弹开。4.实验结论：碰撞过程中系统的mv的矢量和守恒(1)实验中还应测量的物理量及其符号是_。(2)若取A滑块的运动方向为正方向，则放开卡销前，A、B两滑块动量之和为_；A、B两滑块与弹簧分离后，动量之和为_。若这两个和相等，即可验证动量守恒定律。【典例1】在“验证动量守恒定律”实验中常

4、会用到气垫导轨，导轨与滑块之间形成空气垫，使滑块在导轨上运动时几乎没有摩擦。现在有滑块A、B和带竖直挡板C、D的气垫导轨，用它们验证动量守恒定律，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)。采用的实验步骤如下：a用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；b调整气垫导轨使之水平；c在A、B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d用刻度尺测出A的左端至挡板C的距离L1；e按下电钮放开卡销，同时开始计时，当A、B滑块分别碰撞挡板C、D时结束计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。B的右端至挡板D的距离L20(2)若取A滑块的运动方向为正方向，则放开卡销前，A、B两滑

5、块动量之和为_；A、B两滑块与弹簧分离后，动量之和为_。若这两个和相等，即可验证动量守恒定律。(3)实际实验中，弹簧作用前后，A、B两滑块动量之和并不完全相等，可能产生误差的原因有_。A气垫导轨不完全水平B滑块A、B的质量不完全相等C滑块与导轨间的摩擦力不真正为零D质量、距离、时间等数据的测量有误差ACD0碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1v2mvm1v1+m2v2 m1v1+m2v21.天平测质量2.打点计时器测速度注意:一定要倾斜木板平衡摩擦力二、打点计时器法0.25 0.25 0.25 0.250.42 0.000.20 0.200.1050.100三、单摆法2.量角器测角

6、度21.天平测质量 m1v0=m1v1+m2v2V V1 1V V2 21LV V0 0【典例2】用如图所示装置来“验证动量守恒定律”，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，球心离地面高度为H；质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点，当细线被拉直时O点到球心的距离为L，且细线与竖直线之间夹角为；球A由静止释放，摆到最低点时恰与球B发生正碰，碰撞后，A球把轻质指示针C推移到与竖直夹角为处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，用来记录球B的落点。(1)用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后A、B两球的速度(设A、B两球碰前的速度分别为vA、vB，碰后速度分别为vA、vB)，则vA_，vA

7、_，vB_，vB_。(2)请你提供两条提高实验精度的建议：_。0多次实验，求B球落点的平均位置角取值不要太小 两球A、B的质量不要太小。四、抛体法1.天平测质量2.刻度尺测水平位移0 Pm1m2=NM注意：必须满足m1m2、r1r2(6)入射球的位置应适当高些，这样入射速度大，内力大。四、抛体法3.注意事项(1)斜槽末端切线必须水平(3)入射球的质量m1大于被碰球的质量m2。m1m2(4)实验中实验桌、斜槽、白纸的位置要始终保持不变。(5)不需要测量速度的具体数值，转化为水平距离的测量。(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度静止释放。1.天平测质量2.刻度尺测水平位移产生原因生原因减少方法减少

8、方法偶然偶然误差差质量量m和速度和速度v的的测量、量、读数数采取多次采取多次测量求平均量求平均值系系统误差差(1)碰撞是否碰撞是否为一一维碰碰撞撞(2)实验是否是否满足足动量守恒的条量守恒的条件，两球是否等大，斜槽末端件，两球是否等大，斜槽末端切切线是否水平是否水平设计方案方案时应保保证碰撞碰撞为一一维碰撞，且尽量碰撞，且尽量满足足动量守恒的条量守恒的条件件四、抛体法3.注意事项1.天平测质量2.刻度尺测水平位移4.误差分析【典例3】如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)实验中，直接测量小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过

9、仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。A小球开始释放时距桌面的高度hB小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程C(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_。(填选项前符号)A用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球m1开始释放时距桌面的高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM、ON(3)

10、若两球碰撞前后的动量守恒，表达式_ 用(2)中测量的量表示。ADEm10Mm20Nm10P【典例4】实验原理的创新如图所示，OA为一圆弧，其末端切线水平。ABC为一斜面体，圆弧末端恰好与斜面体顶端在A点重合。现借助该装置验证碰撞中的动量守恒。(1)先不放玻璃小球2，让钢球1从圆弧上某一适当的位置由静止自由滚下，重复10次，用尽可能小的圆将所有的落点都圈在里面，得到钢球1的平均落点；(2)将玻璃小球2静置在A点，让入射钢球1继续从相同的位置处由静止自由滚下，在A点与小球2发生碰撞，重复10次，用同样的办法确定它们各自的平均落点(两小球体积相同，且均视为质点)；(3)确定的落点为斜面上的P、M、N

11、三点，其中_点为玻璃小球2的落点；N(4)为了验证碰撞中的动量守恒，必须测量的物理量有_；A小球1、2的质量m1、m2B斜面倾角C各落点到A点的距离LAM、LAP、LAN(5)实验需要验证是否成立的表达式为_(用所测物理量表示)。AC【典例5】数据处理的创新利用气垫导轨通过频闪照相进行“验证动量守恒定律”这一实验。某次实验时，碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块所处方向运动并发生碰撞，利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到的频闪照片如图所示。已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在080 cm内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x10 cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及

12、闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的_时刻，A、B两滑块质量之比mAmB_。2.5T23【典例6】某同学用图甲所示装置通过大小相同的A、B两小球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C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球放在水平槽末端，让A球仍从位置C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。(1)安装器材时要注意：固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿_方向。(2)小球A的

13、质量m1与小球B的质量m2应满足的关系是m1_m2(填“”“”或“”)。水平(3)某次实验中，得出小球的落点情况如图乙所示，P、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心)。若本次实验的数据很好地验证了动量守恒定律，则入射小球和被碰小球的质量之比m1m2_。4:1【典例7】“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。(1)实验应进行的操作有_(单选)。A测量滑轨的长度 B测量小车的长度和高度 C碰撞前将滑轨调成水平(2)下表是某次实

14、验时测得的数据：A质量/kgB质量/kg碰前A速度/(ms1)碰后A速度/(ms1)碰后B速度/(ms1)0.2000.3001.010-0.2000.800由 表 中 数 据 可 知，碰 撞 后 小 车A、B所 构 成 系 统 的 总 动 量 大 小 是_kgm/s。(结果保留3位有效数字)C0.200【典例8】(2022重庆高考)如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。(1)要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是_。(2)为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做_运动。(3)测得滑块B的质量为197.8 g，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，其中为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为_kgms1(保留2位有效数字)，滑块A碰后的图线为_(选填“”“”“”)。天平匀速直线(3)测得滑块B的质量为197.8 g，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，其中为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为_kgms1(保留2位有效数字)，滑块A碰后的图线为_(选填“”“”“”)。-0.011谢 谢 观 看