14-04实验：验证动量守恒定律-2023-2024学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第一册）

04.实验：验证动量守恒定律 问题：动量守恒定律的内容是什么 答：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。 问题：动量守恒定律的表达式是什么： 问题：动量守恒定律的条件是什么： ①系统不受外力或所受合外力为零 ②虽然受外力不为零，但内力>>外力，且作用时间极短 ③虽然受外力不为零，但某方向上不受外力，则该方向动量守恒 问题：实验室要用实验验证动量守恒定律该如何设计实验？需要哪些器材，测量哪些物理量，如何测量？ 简单可行： 两个物体碰撞前后均沿同一直线运动，这种碰撞称为正碰，也叫作对心碰撞或一维碰撞 满足条件： 使系统不受外力所受外力的矢量和为零或近似为零 实验设计： 气垫导轨，轨道小车，弹簧，斜槽小球，单摆…… 实验测量： 质量天平，速度利用光电门、打点计时器、平抛规律、能量守恒等…… 方案一.气垫导轨 测质量： 测速度： 选取两个质量不同的滑块， 在两个滑块相互碰撞的端面 装上弹性碰撞架，滑块碰撞 后随即分开。 若满足： ，则动量守恒 m1 m2 天平 d/Δt 碰撞后分开 方案一.气垫导轨 测质量： 测速度： 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，使两个滑块连成 一体运动。如果在两个滑块的 碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体。 若满足： ，则动量守恒 天平 d/Δt m1 m2 碰撞后粘在一起 方案一.气垫导轨 测质量： 测速度： 原来连在一起的两个物体，由于相 互之间具有排斥的力而分开，这也 可视为一种碰撞。 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。 若满足： ，则动量守恒 天平 d/Δt m1 m2 气垫导轨上滑块的动量守恒 方案二.斜槽小球 实验器材：铁架台，斜槽（带重锤线），两个小球（m1>m2），木板，白纸，复写纸，天平，圆规，刻度尺，笔 实验步骤： 调节轨道末端水平，记录重锤线正下方O点位置，先将m1从某一高度静止释放，打下P点（重复10次），再将m2放在斜槽末端，用m1从之前同一高度静止释放去碰撞分别打下M和N点（重复10次），把三个位置的10个痕迹用最小的圆圈出来，圆心表示平均落点，测量OP，OM，ON距离，若满足 ，则动量守恒。 m1 m2 方案二.斜槽小球 如图若斜槽带支架，m1和m2由于不是同一个地方做一平抛运动，验证动量守恒定律的表达式应为： 方案三.轨道小车 实验器材：轨道（或者木板），两辆小车（m1带撞针、m2带像皮泥），打点计时器，交流电源，纸带，刻度尺，笔 实验步骤： 安装器材，调节轨道平衡摩擦力，给m1一个初速度去撞击带橡皮泥的m2，撞完后两辆车粘在一起运动，测量纸带上的距离算出碰前碰后的速度v1、v2，，若满足： ，则动量守恒。 m1 m2 方案四.弹簧小球 烧断细线若满足 ，则动量守恒，注意 本实验不需要测量高度。 m1 m2 x1 x2 h h 方案五.单摆碰撞 条件： （m1<m2） m1拉到某一高度（对应夹角θ）静止释放，m1运动到最低点撞击静止的m2，测出之后两球上升的最大高度对应夹角（α、β），若满足： 则动量守恒。 α θ β m1 m2 m1 m2 L L L L 例1.如图甲，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车A前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通打点计时器电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。 （1）图中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算小车A碰撞前的速度大小应选哪段？计算两车碰撞后的速度大小应选哪段？为什么？ （2）若小车A的质量为0.4kg，小车B的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是多少？碰后两小车的总动量是多少？ 碰撞前BC，碰撞后DE（AB在加速，CD是碰撞中速度在变） 碰撞前0.6848kg·m/s 碰撞后0.6840kg·m/s 例2.两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来“探究碰撞中的不变量”。 （1）实验中必须满足的条件是________。 A.