1.4实验：验证动量守恒定律 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版普通高中物理 选择性必修第一册 1.4实验：验证动量守恒定律 二、实验思路 一、实验目的 验证动量守恒 1.物理量的测量 分别测出两个物体的质量 _______、_______； 碰撞前的速度分别为_______、_______； 碰撞后的速度分别为_______、_______。 m2 v2 v2′ m1 v1 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ v1′ 2 2．数据分析 选定实验方案，设计实验数据记录表格，测出并记录物体的质量和发生碰撞前后各自的速度，计算碰撞前后的总动量，代入公式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′进行验证。 3．实验方案 方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞实验装置如图所示。 (1)质量的测量：用天平测量质量。 (2)速度的测量：利用公式v＝d/Δt计算，式中d为挡光片的宽度，Δt为计时器显示的挡光片经过光电门所对应的挡光时间。 (3)利用在滑块上增加已知质量的物块的方法改变碰撞物体的质量。 (4)实验方法: ①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(如图甲所示); ②在两滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架(如图乙所示),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(如图丙所示),这样可以得到能量损失很大的碰撞。 方案二：利用斜槽实现两小球的一维碰撞 如图甲所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的另一大小相等、质量较小的球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。 (1)质量的测量：用天平测量质量。 (2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等。如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只需测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离lOP，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离lOM和lON。若在实验误差允许的范围内m1·lOP=m1·lOM+m2·lON就验证了两个小球碰撞前后的不变量。 (3)让小球从斜槽的不同高度处开始滚动，进行多次实验。 (4)器材：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、铅垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规。 (5).注意事项 ①斜槽末端的切线必须水平; ②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放; ③选质量较大的小球作为入射小球; ④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。 方案三:利用等长摆球完成一维碰撞实验 1.实验器材 带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。 2.数据处理 ①摆球速度的测量:v=,式中h为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度。 ②验证的表达式:m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 方案四:利用两辆小车完成一维碰撞实验 1.实验器材 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等。 2.数据处理 ①小车速度的测量:v=Δx/Δt,式中Δx是纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量,Δt为小车经过Δx的时间,可由打点间隔算出。 ②验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。   10 四、实验步骤 不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1．用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 2．安装实验装置。 3．使物体发生碰撞。 4．测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度，填入预先设计好的表格中。 5．改变碰撞条件，重复步骤3、4。 6．分别计算出两物体碰撞前后的总动量，看它们在误差允许范围内是否相等。 7．整理器材，结束实验。 11 C m1>m2 1．如图所示，用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。（1）试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是可以通过仅测量_____（填选项前的序号），间接地解决这个问题； A．小球开始释放高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程 （2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。据图可得两小球质量的关系为_________； 接下来要完成的必要步骤是_________（填选项的符号）； A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度h D．分别找到m1、m2相碰后