【课件】实验：验证动量守恒定律-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1.4实验：验证动量守恒定律复 习1.系统动量守恒的情形有哪些？系统系统不受外力不受外力或者所受外力的矢量和为零或者所受外力的矢量和为零理想条件m1 v1+m2v2=m1 v1+m2 v2 系统内物体之间的内力远远大于外力系统内物体之间的内力远远大于外力系统在某一方向上合外力为零系统在某一方向上合外力为零近似条件单向条件2.动量守恒定律的表达式是什么？如何通过实验来加以验证呢？新课讲授一、实验思路碰撞时间极短，内力远大于外力，可认为碰撞前后系统动量守恒。1.生活中什么样的情景满足动量守恒的条件？2.如何实现一维碰撞并测出物体的速度？m1 v1+m2v2=m1 v1+m2 v

2、2 v1v1/m1v2/m2m1m2如何实现一维碰撞并测出物体的速度？你想到了什么场景？二、实验方案研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1.实验器材：气垫导轨、光电门、天平、两个滑块（带挡光片）、砝码、弹簧、细绳、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥。2.物理量的测量:质量：用天平测量滑块的质量速度：利用公式 ，式中d为挡光片的宽度,t为计时器显示的挡光片经过光电门所对应的时间。m1 v1+m2v2=m1 v1+m2 v2 二、实验方案研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒如何实现不同的碰撞？在滑块上加重物可改变碰撞物体的质量在滑块上加重物可改变碰撞物体的质量可以实现质量相同/不同的物体相碰，可以实现碰后分开/

3、不分开.3.实验步骤：(1)用天平测出两滑块的质量，用刻度尺测出滑块上挡光片的宽度。(2)安装好气垫导轨，调节导轨下面的调节旋钮，直到调至导轨水平。(3)使两滑块依次按照不同的方式碰撞，记录挡光时间，计算滑块碰撞前后的速度。(4)数据处理，实验验证滑块碰撞前后动量守恒。(5)整理仪器。气垫导轨为什么调至导轨水平？如何判断？如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？质量不同的滑块，碰撞后分开质量不同的滑块，碰撞后不分开气垫导轨已经调成水平，两个滑块气垫导轨已经调成水平，两个滑块A A、B B分别静置在气垫导轨上，在滑块分别静置在气垫导轨上，在滑块A A的右侧以及滑的右侧以及滑块块B

4、 B的左侧都安装了弹簧片，在滑块的左侧都安装了弹簧片，在滑块A A、B B的上方安装了宽度相同的遮光片。的上方安装了宽度相同的遮光片。C C、D D为固定为固定在气垫导轨上的光电门传感器，与它们相连的计算机可以记录遮光片经过光电门的遮在气垫导轨上的光电门传感器，与它们相连的计算机可以记录遮光片经过光电门的遮光时间。某同学进行的实验步骤如下：光时间。某同学进行的实验步骤如下：测量滑块测量滑块A A、B B的质量的质量(含弹簧片及遮光片含弹簧片及遮光片)，分别记为分别记为m mA A、m mB B；测量滑块测量滑块A A、B B上遮光片的宽度，记为上遮光片的宽度，记为d d；给滑块给滑块A A一个

5、向右的瞬时一个向右的瞬时冲量，观察滑块冲量，观察滑块A A的运动情况及的运动情况及A A、B B两滑块在相碰后各自的运动情况；两滑块在相碰后各自的运动情况；读取滑块读取滑块A A第第一次经过光电门一次经过光电门C C的时间为的时间为t t1 1、滑块、滑块B B经过光电门经过光电门D D的时间为的时间为t t2 2，滑块，滑块A A第二次经过光电门第二次经过光电门C C的时间为的时间为t t3 3。回答下列问题：。回答下列问题：(1)(1)为保证本实验成功，滑块为保证本实验成功，滑块A A的质量应的质量应_(_(填填“大于大于”“”“等于等于”或或“小于小于”)”)滑块滑块B B的质量；的质量

6、；(2)(2)碰撞后滑块碰撞后滑块A A的速度大小为的速度大小为_；(用题中涉及的物理量符号表示用题中涉及的物理量符号表示)(3)(3)若关系式若关系式_成成立，则碰撞过程中，滑块立，则碰撞过程中，滑块A A、B B组成的系统动量守恒。组成的系统动量守恒。(用题中涉及的物理量符号表示用题中涉及的物理量符号表示)研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1.实验器材：斜槽、同体积的钢球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规。2.物理量的测量:质量：用天平测量滑块的质量速度的测量可转化为水平位移的测量速度如何测量？3.实验步骤：(1)用天平测出两个小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。(2)安装

7、实验装置，使斜槽末端水平，小球能够静止在斜槽末端则说明槽口末端水平。(3)在地面上适当位置铺放白纸，白纸上铺复写纸，记下斜槽末端铅垂线所指的位置O。(4)不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某固定高度滚下,重复多次。用尽可能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,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生碰撞,重复实验多次。类似找出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球的落点的平均位置N。(6)连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。圆心即为小球平均落点研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒注意事项：(1)斜槽末端点的切线要水平。(2)

8、入射小球的质量大于被碰小球的质量。(3)每次入射小球在斜槽上同一高度自由滚下。(4)白纸铺好后不能移动。某实验小组的同学们用图甲装置做验证动量守恒定律实验，即研究两个小球碰撞前、某实验小组的同学们用图甲装置做验证动量守恒定律实验，即研究两个小球碰撞前、后的动量关系。后的动量关系。(1)实验中，直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的。同学们经过分析讨论，发实验中，直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的。同学们经过分析讨论，发现现_，因此可以用水平位移间接地来代替小球碰撞前、后的速度。，因此可以用水平位移间接地来代替小球碰撞前、后的速度。(2)图甲中图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影点。

9、实验时，先将入射球点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影点。实验时，先将入射球A(质质量为量为m1)多次从斜轨上多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P(图中未画出图中未画出)，测量水平位移测量水平位移x1；然后把被碰小球；然后把被碰小球B(质量为质量为m2)静置于轨道的水平末端，再将入射小静置于轨道的水平末端，再将入射小球球A从斜轨上从斜轨上S位置由静止释放，与小球位置由静止释放，与小球B相撞，找到相撞，找到A、B相碰后各自平均落地点的相碰后各自平均落地点的位置，并分别测量其水平位移位置，并分别测量其水平位移x2、x3。多次重复本实验步骤，以

10、减小实验误差。多次重复本实验步骤，以减小实验误差。(3)同学们在实验中正确操作，认真测量，得出的落点情况如图乙所示。通过分析可同学们在实验中正确操作，认真测量，得出的落点情况如图乙所示。通过分析可知，落点知，落点P为图乙中的位置为图乙中的位置_(填填“1”“2”或或“3”)，若两球相碰前、后的，若两球相碰前、后的动量守恒，则动量守恒，则m1 m2_。(1)小球做平抛运动的时间相同小球做平抛运动的时间相同(3)261完成上述实验后，某实验小组对装置进行了改造，如图丙所示。完成上述实验后，某实验小组对装置进行了改造，如图丙所示。在水平槽右方竖直固定一木板，使小球在水平槽右方竖直固定一木板，使小球A

11、 A从斜槽上从斜槽上C C点由静止滚点由静止滚下，重复上述实验的操作，得到两球落在木板上的平均落点下，重复上述实验的操作，得到两球落在木板上的平均落点M M、P P、N N。用刻度尺测量木板上与点。用刻度尺测量木板上与点B B等高的点等高的点BB到到M M、P P、N N三点的三点的高度差分别为高度差分别为L1L1、L2L2、L3L3。则验证两球碰撞过程中动量守恒的。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为表达式为_(_(用所测物理量的字母表示用所测物理量的字母表示)。小华在验证动量守恒定律时，利用在斜面上的两小车小华在验证动量守恒定律时，利用在斜面上的两小车a、b碰撞过程来完成：如图丙所碰撞过

12、程来完成：如图丙所示，小车示，小车a的前端粘有质量不计的橡皮泥，在小车的前端粘有质量不计的橡皮泥，在小车a后连着纸带，纸带通过电磁打点计后连着纸带，纸带通过电磁打点计时器，长木板下垫着小木块，开始时未放小车时器，长木板下垫着小木块，开始时未放小车b，移动长木板下的小木块，轻推小车，移动长木板下的小木块，轻推小车a，直到纸带上打下的点迹，直到纸带上打下的点迹_(填填“均匀均匀”或或“不均匀不均匀”)。然后在小车。然后在小车a的前方的前方放置一个与放置一个与a材料相同的静止小车材料相同的静止小车b，推动小车，推动小车a使之运动，之后与小车使之运动，之后与小车b相碰并粘合成相碰并粘合成一体，若测得实验中某条打点的纸带如图丁所示，一体，若测得实验中某条打点的纸带如图丁所示，O为运动的起点，为运动的起点，x1、x2、x3、x4分分别为别为OA、AB、BC、CD的长度，设的长度，设a的质量为的质量为ma、b的质量为的质量为mb，要验证碰撞过程，要验证碰撞过程中动量守恒，则要验证的关系为中动量守恒，则要验证的关系为_(用用ma、mb、x1、x2、x3、x4中合适的量来表示中合适的量来表示)。均匀均匀ma x2(mamb)x4