1.4实验：验证动量守恒定律-2022-2023学年高二物理同步寓教于乐课件（人教版2019选择性必修第一册）

1.4 实验：验证动量守恒定律 实验目的 验证动量守恒定律(一维情况） 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒。 实验设计 方案一： 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 实验设计 (1)质量的测量：用_____测量. (2)速度的测量：v＝___，式中的d为滑块上挡光板的___，Δt为数字计 时器显示的滑块上的挡光板经过_______的时间. 天平 宽度 光电门 方案一： 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 实验设计 (4)器材：气垫导轨、数字计时器、滑块(带挡光板)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平. (5)验证的表达式：____________________________(注意速度的矢量性) m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2 (3)碰撞情景的实现：如图利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量. 造成实验误差的主要原因是存在摩擦力。利用气垫导轨进行实验，调节时确保导轨水平。 方案一： 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 实验设计 入射小球 被碰小球 白纸 复写纸 速度的测量 位移的测量 方案二： 利用平抛运动完成一维碰撞实验 实验设计 实验原理： （1）质量分别为m1和m2的两小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，且m1>m2， 根据动量守恒定律应有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′ 。 （2）由平抛运动的知识可知，小球飞行时间相同，若用飞行时间作时间单位，则水平速度大小就等于小球飞出的水平距离，则动量守恒时应有： 方案二： 利用平抛运动完成一维碰撞实验 实验设计 7 如何测速度 7 （1）用天平测出两个小球的质量m1、m2 ； （2）安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜槽末端的切线水平； （3）在水平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸； （4）在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置； （5）先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下，重复10次，用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。 实验步骤： 方案二： 利用平抛运动完成一维碰撞实验 实验设计 （1）把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射小球从原来的高度静止滚下，使他们发生碰撞，重复实验10次。用同样的方法标出碰撞后入射小球的落点的平均位置M和被碰小球的落点的平均位置N 实验步骤： 方案二： 利用平抛运动完成一维碰撞实验 实验设计 （2）刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度，把两个小球的质量和相应的速度分别代入 左右两侧，就可以验证动量守恒定律是否成立。 白纸铺好后不能移动 （1）斜槽未端的切线要水平，以保证小球作平抛运动 （2）入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1>m2). （3）入射小球半径等于被碰小球半径 （4）入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滚下 （5）让入射小球从同一高度由静止多次滚下，进行多次实验，然后用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面，其圆心即为小球落点的平均位置。 （6）入射球的位置应当适当高些，这样入射速度大，碰撞时内力够大。 注意事项 方案三： 利用等长悬线悬挂等大小球 完成一维碰撞实验 实验设计 如图装置做“验证动量守恒定律”的实验，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上.O点到A球球心的距离为L.使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α，A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β处 ，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持 α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录了多个B球的 落点，重力加速度为g.(悬线长远大于小球半径) (1)图中x应是B球初始位置到____________的水平距离； B球平均落点 实验设计 方案三： 利用等长悬线悬挂等大小球 完成一维碰撞实验 (2)为了验证动量守恒，应测量的物理量有 _______________________. mA、mB、α、β、H、L、x (3)用测得的物理量表示(vA为A球与B球刚要相碰前A球 的速度，vA′为A球与B球刚相碰后A球的速度，vB′ 为A球与B球刚相碰后B球的速度)： 方案三： 利用等长悬线悬挂等大小球 完成一维碰撞实验 实验设计 mAvA＝__________________； mAvA′＝__________________； mBvB′＝__________. (2)为了验证动量守恒，应测量的物理量有 ___