第一章实验：验证动量守恒定律（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-5）

第一章实验：验证动量守恒定律 粤教版 高中物理选修3-5 第一章 方案1: 用两个大小相同但质量不等的小球的碰撞来验证动量守恒定律，小球A以初速度V1去碰静止的小球B,碰撞后小球A的速度为V1＇，小球B的速度为V2＇. 证明碰撞过程中动量守恒， m1V1 = m1V1＇ + m2V2＇ 即 （一）实验原理 保证“水平”和“正碰”及正确测量三个落点的相对位置P、M、N是实验成败的关键． 本实验中较巧妙地借助平抛运动的规律，将速度的测量转化为对水平位移的测量， 验证表达式： m1.OP=m1.OM + m2O＇N （二）实验器材 斜槽，两个大小相等、质量不同的小球，重锤线，复写纸，白纸，________、_________，游标卡尺、圆规等． 天平 刻度尺 2.按图所示安装好实验装置，使斜槽的末端_________．把被碰球放在斜槽前的支柱上,调节实验装置使两球处于___________. 1.用天平测出两个小球的质量m1、m2.选质量大的作为入射球m1. 切线水平 同一高度 4.在白纸上记下重垂线所指的位置O. 3.在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了小球落地的痕迹． （三）实验操作 5．先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度滚下，重复5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． 7.过O、N在纸上作直线,取OO’＝d, O＇即为被碰球被碰时球心投影位置。 6.把被碰小球B放在支柱上,让入射小球A从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复3～5次,仿步骤5,求出入射小球A的平均落点M和被碰小球B的平均落点N。 OO’的距离即为小球直径d。 8、用刻度尺量OM、OP、O'N的长度。把两小球的质量和相应的“速度数值"�代入表达式看是否成立: 9、整理实验器材，放回原处。 验证的表达式：m1OP=m1OM+m2O'N 主要测量的物理量： a．用天平测两球质量m1、m2 b．用游标卡尺测小球的直径d， c．水平射程：OP、OM、O’N ①斜槽末端切线要水平; ②每次小球下滑要从同一高度处由静止开始; ③要保证对心碰撞.球心等高或在同一水平线上 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球落点都圈在里面,该小圆的圆心即为小球的平均落点 。 ⑤入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是 mA > mB 。 注意：实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变. （四）、注意事项 验证的表达式：mAOP=mAOM+mBON 粗略证明: P M N O m1 m2 M N O P m1 只有入射小球从固定点下落时的情况 【实验过程动画模拟】 M N O P m1 m2 碰撞前后的动态过程 M N O P m1 m2 碰撞后的轨迹示意图 （五）、误差分析 实验中发现碰撞后系统(m1、m2)水平方向的总动量小于碰撞前系统水平方向的总动量，误差主要来源于： 1．难做到准确的正碰，则误差较大；斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差． 2．O、O’、P、M、N各点定位不准确，测量和作图有偏差． 【数据处理】 需验证： ？ 需验证： 而 ？ 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。 实验设计 利用气垫导轨使两滑块发生一维碰撞，如图所示： 气垫导轨上滑块碰撞的动量守恒 方案2: 碰撞前的动量 碰撞后的动量 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 验证 p＝m1v1＋m2v2 p′＝m1v1′＋m2v2′ 实验原理 19 光电门测速 橡皮筋 光电门 挡光片 滑块 测出滑块经过光电门的时间t， 挡光条的宽度为L， 则滑块匀速运动的速度为 以下几种方式分别探究： 1.选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开。 滑块碰撞后分开 2.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，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体。 滑块碰撞后粘连 弹簧使静止滑块分开 3.原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。这种情况可以通过下面的方式实现。 在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。 (2)安装：正确安装好气垫导轨． 实验步骤 (1)测质量：用天平测出滑块质量． (4)验证：碰撞中的动量守恒． (3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下