1.4 实验：验证动量守恒定律（同步课件） - 2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第一册）

1.4 实验：验证动量守恒定律 第一章 动量守恒定律 《 2019人教版高中物理选择性必修1》同步课件 授课教师： 教学目的 1.会结合已掌握的知识探究碰撞过程中的不变量 2.掌握两个物体碰撞前后的速度的测量方法 3.掌握实验的处理方法 学习任务 1.了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点 2.明确验证动量守恒定律的基本思路。 3.验证一维碰撞中的动量守恒。 4.知道实验数据的处理方法。 动量守恒定律 如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。 1、内容 2、表达式 如何用实验验证动量守恒定律 3、适用条件 (1)系统不受外力；(理想条件) (2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件) (3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件） (4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件) 实验思路 议一议： 1、验证动量守恒遇到什么困难？ 2、实验中哪些物体组成了要研究的系统？ 研究物体碰撞过程，作用时间很短，作用力很大。 系统虽然受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力作用，但有些力的矢量和为0，有些力与系统内两物体相互作用力相比很小，可近似认为碰撞过程满足动量守恒定律的条件 3、如何创造实验条件，使系统所受外力的矢量和近似为0？ 4、需要测量哪些物理量？ 两个相互碰撞的物体 利用气垫导轨尽量减小阻力，重力与支持力平衡，系统外力矢量和为0 物体质量用天平测量，速度用光电门无接触测量。 实验方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 利用气垫导轨来减小摩擦力，利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。实验装置如图所示。可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。 议一议：①气垫导轨是否需要调成水平？如果需要，你能想出哪些办法？②如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？ 实验方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 情形一：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 情形二：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 情形三：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 实验步骤 ①安装好气垫导轨和光电门，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平 ②测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d ③得到A、B两滑块(包含遮光片)的质量m1、m2 ④向气垫导轨通入压缩空气 ⑤利用气垫导轨左右的弹射装置，使滑块A、B分别向右和向左运动，测出滑块A、B在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为Δt1和Δt2 ⑥观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起，运动方向与滑块B 碰撞前运动方向相同，此后滑块A再次经过光电门时挡光时间为Δt 若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式： 实验步骤 ①调节气垫导轨底座螺母，观察导轨上的气泡仪，使导轨成水平状态 ②测量滑块的质量mC、mD，在滑块C、D间放入一个轻质弹簧，用一条橡皮筋捆绑住三者成一水平整体，静置于导轨中部 ③将光电门尽量靠近滑块C、D两端； ④烧断捆绑的橡皮筋，使滑块C、D在弹簧作用下分离，分别通过光电门 A、B； ⑤由光电计时器记录滑块C第一次通过光电门A时挡光条持续挡光的时间 tC，以及滑块D第一次通过光电门B时挡光条持续挡光的时间tD 若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式： 小试牛刀 某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等装置进行“验证动量守恒定律”的实验，如图所示，A、B两滑块做相向运动，已知安装在A、B两滑块上的窄片宽度均为d，在碰撞前滑块A、B经过光电门时，窄片挡光时间分别为Δt1和Δt2，碰撞后滑块A、B粘合在一起运动，运动方向与碰撞前滑块B运动方向相同，此后滑块A再次经过光电门时窄片挡光时间为Δt。 (1)滑块A、B碰撞前速度的大小分别为vA=_______，vB=________。 (2)为了验证碰撞中动量守恒，除了上述已知条件外，还必须要测量的物理量有______。 A. 滑块A包括窄片的总质量m1 B. 滑块B包括窄片的总质量m2 C. 碰撞后滑块B经过光电门时窄片挡光的时间ΔtB D. 两个光电门之间的距离L (3)为了验证碰撞中动量守恒定律，需要验证的关系是_______。(用题干中已知量字母和 (2)问中所选已知量的字母表示)。 Administrator