第4课 实验：验证动量守恒定律 -【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019）

第4课 实验：验证动量守恒定律 ( 学习目标 ) 课程标准 学习目标 通过实验，进一步理解动量守恒定律。 1．理解实验原理，认识实验装置 2．掌握实验步骤，会进行数据分析 3．会进行误差分析 ( 0 2 预习导学 ) （一）课前阅读： 偶然误差与系统误差、绝对误差与相对误差。 （二）基础梳理 一、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝ 及碰撞后的动量p′＝ ，看碰撞前、后 是否相等． 【拓展补充】如何测速度？ 【即学即练】某实验小组采用如图所示的实验装置“验证动量守恒定律”：在长木板上放置甲、乙两辆小车，长木板下垫有小木块用以平衡两小车受到的摩擦力，甲车的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，纸带穿过位于甲车后方的打点计时器的限位孔．某时刻接通打点计时器的电源，推动甲车使之做匀速直线运动，与原来静止在前方的乙车相碰并粘在一起，然后两车继续做匀速直线运动．已知打点计时器的打点频率为50 Hz. (1)现得到如图所示的打点纸带，A为打点计时器打下的第一个点，测得各计数点间的距离AB＝8.40 cm，BC＝10.50 cm，CD＝9.08 cm，DE＝6.95 cm.则应选________段计算甲车碰前的速度，应选________段计算甲车和乙车碰后的共同速度(选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)． (2)用天平测得甲车及橡皮泥的质量为m1＝0.40 kg，乙车的质量为m2＝0.20 kg，取甲、乙两车及橡皮泥为一个系统，由以上测量结果可求得碰前系统的总动量为________ kg·m/s，碰后系统的总动量为________ kg·m/s. 【微点拨】注意速度的测量 二、实验方案及过程 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1．实验器材 气垫导轨、数字计时器、 、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥． 2．实验过程 (1)测质量：用天平测出滑块的质量． (2)安装：正确安装好气垫导轨，如图所示． (3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的 ． (4)改变条件，重复实验： ①改变滑块的 ； ②改变滑块的初速度大小和方向． (5)验证：一维碰撞中的 ． 3．数据处理 (1)滑块速度的测量：v＝，式中Δx为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间． (2)验证的表达式： . 方案二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验 1．实验器材 斜槽、小球(两个)、 、复写纸、白纸、 、铅垂线等． 2．实验过程 (1)测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量 的小球为入射小球． (2)安装：按照如图甲所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端 ． (3)铺纸：白纸在 ，复写纸在 且在适当位置铺放好．记下铅垂线所指的位置O. (4)放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某 高度处自由滚下，重复10次．用圆规画 的圆把所有的小球落点圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置． (5)碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤4中的高度)自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N，如图乙所示 . (6)验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中，最后代入 ，看在误差允许的范围内是否成立． (7)整理：将实验器材放回原处． 3．数据处理 验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON. 【拓展补充】注意各种方案的共同点与不同点 【即学即练】A、B两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短)。用闪光照相，闪光4次摄得的闪光照片如下图所示。已知闪光的时间间隔为Δt，而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0-80cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55cm处，滑块B恰好通过x=70cm处，问： (1)碰撞发生在何处? (2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间? (3)设两滑块的质量之比为mA：mB=2：3，试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相等? 【微点拨】碰撞前后均为匀速运动 三、注意事项 1．前提条件：碰撞的两物体应保证“