1.4实验：验证动量守恒定律—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第

●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●● www.xfwuli.com 1.4实验：验证动量守恒定律 第一章 动量守恒定律 www.xfwuli.com 让两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，创造条件，使系统所受外力的矢量和近似为0，满足____________的条件。 动量守恒　 实验思路 研究对象确定后，还需要明确所需测量的物理量和实验器材。需要测量物体的________，以及两个物体发生碰撞前后各自的________。物体的质量可用________直接测量。 质量　 物理量的测量 速度　 天平　 选取质量不同的两个物体进行碰撞，测出物体的质量(m1，m2)和碰撞前后的速度(v1，v′1，v2，v2′)，若满足m1v1＋m2v2＝__________________，则验证了碰撞前后总________守恒。 m1v′1＋m2v2′　 数据分析 动量　 实验：验证动量守恒定律 新课教学 www.xfwuli.com 【实验方案一】利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1.实验器材 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两个(带挡光片)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。 新课教学 www.xfwuli.com 2.实验原理 1）质量的测量： 2）速度的测量： 利用公式 测出碰前m1的速度v1和碰后m1的速度v1´和m2的速度v2´ Δx—遮光条宽度 Δt—遮光条经过光电门的时间 3）利用加重物来改变滑块的质量 天平称量出滑块质量m1，m2 【实验方案一】利用气垫导轨完成一维碰撞实验 新课教学 www.xfwuli.com 【实验方案一】利用气垫导轨完成一维碰撞实验 4)不同碰撞情况的实现： ①原来连在一起的物体由于有相互斥力而分开，这也是一种碰撞，如图甲，烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动。 ②在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架可以得到能量损失很小的碰撞，如图乙。 ③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，把两个滑块连成一体运动，这样可以得到能量损失很大的碰撞，如图丙。 新课教学 www.xfwuli.com 3.实验步骤 (4)使两滑块依次发生甲、乙、丙图所示的碰撞情况，记录挡光时间，计算滑块碰撞前后的速度。 (1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 (2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。 (6)整理实验仪器. (5)改变滑块质量，重复步骤(4)。 (7)数据处理，寻找守恒量. (3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或稍微左右摆动。 【实验方案一】利用气垫导轨完成一维碰撞实验 新课教学 www.xfwuli.com 4.注意事项 1）保证是一维碰撞。 2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。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。调整水平时注意利用水平仪。 3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。 4）考虑到速度的矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。 【实验方案一】利用气垫导轨完成一维碰撞实验 新课教学 www.xfwuli.com 【实验方案一】利用气垫导轨完成一维碰撞实验 5.误差分析 (1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。 (2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。 (3)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。 新课教学 www.xfwuli.com 气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响,因此成为重要的实验器材,气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验。现提供以下实验器材: 利用以上实验器材可以完成“验证动量守恒定律”的实验。为完成此实验,某同学将实验原理设定为:m1v0=(m1+m2)v。 (1)针对此原理,应选择的器材为　　　　(填写器材编号)。  (2)在所选的器材中,　　　　(填写器材编号)器材对应原理中的m1。  ABC B 解析:(1)题给原理说明碰撞前只有一个滑块运动,碰撞后两滑块结合为一体,所以需要ABC。 (2)碰前运动的滑块需要测其速度,所以应选带遮光板的B作为m1。 做一做 www.xfwuli.com 参考案例2 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 铁架台、斜槽、大小相同质量不同的