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

教2019版教材 17页~20页 第一章 动量守恒定律 -- 实验：验证动量守恒定律 高中物理选必1 1 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 目录 2、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 2 0、实验原理 3 0.1 实验原理 动量守恒定律的适用条件是系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。当发生碰撞时作用时间很短，内力远大于外力，因此碰撞满足动量守恒的条件。在一维碰撞的情况下，设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′，若系统所受合外力为零，则系统的动量守恒，则m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 3 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 4 1.1 实验装置&碰撞方法 气垫导轨 碰撞滑块 光电门 L 挡光条 导轨水平 (1)质量的测量:用天平测量质量。 (2)速度的测量:利用公式 ，式中L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)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。 4 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 5 1.1 实验装置&碰撞方法 滑块碰撞后分开 滑块碰撞后粘连 弹簧使静止滑块分开 碰撞方法： (1)用细线将弹簧压缩,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上装上弹性碰撞架,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,这样可以得到能量损失很大的碰撞。 实验装置：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、弹簧、细绳等。 5 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 6 1.2 实验步骤 1、用天平测出两滑块的质量,用毫米刻度尺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中央，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、按照实验方法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 。 6 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 7 1.3 数据记录及处理 比较项 碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2         速度 v1 v2 v1' v2'         总动量     结论：碰撞前两滑块的动量之和等于碰撞后两滑块的动量之和。 7 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 8 1.4 误差分析及注意事项 偶然误差：主要来源于对质量m和速度v的测量。 系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求： 1、碰撞是否为一维碰撞；2、是否符合合外力为零的条件。 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,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水平。 8 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 9 例1、某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。 (1)下面是实验的主要步骤： ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③接通数字计时器； ④把滑块2静止放在气垫导轨的中间； 9 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 10 ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后 与左侧带有固定弹簧(未画出)的滑块 2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过 光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动； ⑦读出滑块通过光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms； ⑧测出挡光板的宽度d＝5 mm，测得滑块1的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g. 10 1、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 11 (2)数据处理与实验结论： ①实验中气垫导轨的作用是： A._______________________；B.________________________. ②碰撞前滑块1的速度v1为_____ m/s；碰撞后滑块1