第1章 第4节 实验：验证动量守恒定律-2020-2021学年高中物理选修3-5【导学教程】同步辅导（鲁科版）课件PPT

第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 第4节　实验：验证动量守恒定律 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 1．实验目的 (1)实验目的：验证两滑块在相互作用过程中动量守恒。 (2)能力目标：能利用气垫导轨和数字计时器，测定两滑块分开后的速度；会处理实验得出的数据。 实验探究·创新培优 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 2．实验原理 (1)气垫导轨由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成(如图1－4－1所示)，导轨空腔中压缩的空气不断从两个工作面的小孔中喷出(如图1－4－2所示)，使滑块稳定地漂浮在导轨上，大大减小了滑块受到的摩擦力。 图1－4－1 图1－4－2 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 (2)滑块速度的测定：气垫导轨和光电计时器的配合使用可以测量滑块运动的速度。通过光电计时器记录挡光片通过光电门的时间间隔，然后根据公式v＝eq \f(s,t)可求得气垫导轨上滑块运动的速度。当滑块从光电门旁经过时，安装在其上方的挡光片穿过光电门，从发射器射出的红外光被挡光片遮住而无法照到接收器上，此时接收器产生一个脉冲信号。在滑块经过光电门旁的整个过程中，挡光片两次挡光，则接收器共产生两个脉冲信号，计数器将测出这两个脉冲信号之间的时间间隔Δt。如果预先确定了挡光片的宽度，即挡光片两翼的间距Δl，则可求得滑块经过光电门时的速度v＝Δl/Δt。 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 (3)由于两滑块受到的摩擦力很小，可以忽略不计，系统所受合外力为零，总动量守恒。测出两滑块弹开后的速率v1和v2，进而算出它们的动量p1＝m1v1和p2＝－m2v2，其总动量p后＝m1v1－m2v2，然后与两滑块弹开前的总动量p前相比较。只要在一定实验误差范围内相等，就验证了动量守恒定律。 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 3．实验器材 气垫导轨装置一套、数字计时器、质量不同的滑块几个、弹簧片、细线等。 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 4．实验步骤 (1)安装实验装置，并调节气垫导轨至水平。 (2)在两个质量相等的滑块上装上相同的挡光板，并放在气垫导轨的中部。 (3)将两滑块靠在一起，压缩弹簧片，并用细线把它们拴住，处于静止状态，如图1－4－3所示。 图1－4－3 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 (4)烧断细线，两滑块被弹开向相反方向做匀速运动。 (5)测出挡光板通过光电门的时间，算出滑块的速度，进而算出两滑块的总动量。 (6)比较两滑块在被弹开前后的总动量是否相等。 (7)改变其中一个滑块的质量，如使其中一个滑块的质量等于另一个的2倍，重复上面的操作。看看两滑块在弹开前后的总动量是否相等。 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 5．注意事项 (1)气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。轨面的直线度、光滑度、滑行器内角及表面的平面度都有较高要求，切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。 (2)实验前要检查气孔是否通畅。若有小孔被堵塞，滑行器运动到该处就会受到影响。此时，应该用细钢丝(直径小于0.5 mm)捅开。 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 (3)滑行器的运动速度不宜过小，否则容易受到外界因素(如室内气流)的影响。一般来说，滑行器的运动速度应大于50 cm/s。 (4)导轨使用时应安放在结实、牢固的实验台上，若实验台单薄，会影响导轨调水平。 (5)导轨应处在清洁干燥的环境中，长期不用时应用塑料套遮盖，防止灰尘。 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 (6)为保持进入气源的空气干净清洁，实验时不要将气源放在地上。为了不使气源的振动影响滑行器的运动，也不要把气源与气轨放在同一实验台上。 (7)气源连续使用一般不要超过90 min。 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 6．方案设计 方案(1)：用打点计时器验证动量守恒定律，装置如图1－4－4所示，方法如下： 图1－4－4 用天平称出两小车的质量。把导轨放在桌面上。旋动蝴蝶螺母，使紧贴着支承板的钢丝轨道张紧。把楔形木板放在导轨支承板下，使导轨倾斜到轻推一下放在上面的小车就能使其做匀速运动。 第1章 动量守恒研究 |物理|选修3-5(LK) 菜 单 把两辆小车都放在轨道1、2上，小车Ⅱ放在导轨中部，在其右端粘少量橡皮泥。在小车Ⅰ上固定纸