1.4 实验：验证动量守恒定律（同课异构课件）-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（人教版2019选择性必修第一册）津鲁琼浙云晋皖黑吉桂

4　实验:验证动量守恒定律 第一章　动量守恒定律 1.通过分析教材提供的实验方案,学习根据要求设计实验的方法 2.会正确使用气垫导轨、光电门获得实验数据 3.理解利用斜槽实验时速度测量原理 4.通过实验培养学生实事求是的科学态度、创新精神 学习目标 一、实验目的 验证碰撞中的动量守恒。 二、实验原理 在一维碰撞(碰撞前后物体都在同一直线上运动)的情况下,令两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1'、v2',如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致,取正值,反之则取负值。测出m1、m2,v1、v2,v1'、v2',若m1v1+m2v2=　　　　　,那么碰撞中动量守恒。  m1v1'+m2v2' 课堂探究 三、参考案例1　研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1.实验中物理量的测量 (1)质量的测量:用　　　　测量质量。  (2)速度的测量:利用公式v= ,式中Δx为滑块(挡光片)的宽度,Δt为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门所对应的时间。 (3)利用在滑块上　　　　　　的方法改变碰撞物体的质量。  天平 增加重物 2.实验方法 (1)用细线将弹簧片压缩,放置于两个滑块之间,并使它们静止,然后烧断细线,弹簧片弹开后落下,两个滑块随即向相反方向运动(图甲)。 (2)在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图乙),可以得到能量损失很小的碰撞。 (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(图丙),这样可以得到能量损失很大的碰撞。 甲 乙 丙 【实验器材】气垫导轨(含气泵)、光电计时器、滑块(带挡光板、两个)、弹簧片(或弹簧)、细绳、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥。 【实验步骤】(1)用　　　　测出两滑块的质量,用　　　　　　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,直到水平仪中的气泡位于　　　　,此时导轨水平。  (3)接通气泵的电源,向气垫导轨通入压缩空气。 (4)(按照实验方案(2))把滑块2放在气垫导轨的中间,使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮筋后释放滑块1。 (5)记录滑块1通过光电门的时间t1,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门的时间t1'、t2。 天平 毫米刻度尺　 中央 【数据处理】 结论:　 。  【注意事项】(1)气垫导轨是一种精度较高的现代化仪器,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块在轨面上滑动。 (2)调整气垫导轨时要利用水平仪确保导轨　　　　。  碰撞前两滑块的动量之和等于碰撞后两滑块的动量之和 水平 四、参考案例2　研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 [实验中物理量的测量] 如图所示,质量较大的小球从斜槽上固定位置滚下来,跟放在斜槽末端的另一质量较小的球发生碰撞后都做　　　　运动。由平抛运动知识可知,各小球落地的　　　　相等。这样如果用小球的飞行时间作时间单位, 那么小球飞出的　　　　　　在数值上就等于它的水平速度。因此,只要分别测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离OP,以及入射小球与被小球碰撞后在空中飞出的水平距离OM和ON,若在实验误差允许的范围内m1OP=　　 　,就验证了小球组成的系统碰撞前后总动量守恒。  平抛 时间 水平距离 m1OM+m2ON 【实验器材】斜槽、铅垂线、大小相等而质量不等的小球两个、白纸、复写纸、刻度尺、圆规、三角板、天平。 【实验步骤】(1)用　　　　测出两小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球。  (2)按照图所示,安装实验装置。调整固定斜槽,应使斜槽末端　　　　,即在水平槽上放置小球,小球能够保持静止,说明槽口末端水平。  (3)在水平地面上适当位置铺放白纸,在白纸上铺放复写纸,记下 　　　　　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10次。用尽可能小的　　 　　　把所有的小球落点圈在里面, 　　　　P就是小球落点的平均位置。  天平 水平 铅垂线 圆 圆心 (5)把被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从　　　高度滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次。用步骤(4)的方法,标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。如图所示。  (6)连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。 同一 【数据处理】 记录分析 结论: