1.4 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

知识回顾 1、系统：我们把两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫做一个力学系统。系统可按解决问题的需要灵活选取。 2、内力：系统中物体间的相互作用力叫做内力。 3、外力：系统以外的物体施加给系统内任何一个物体的力，叫做外力。 4、动量守恒定律：p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ （1）理想条件：系统不受外力作用或F合外=0 （2）近似条件：系统所受外力之和不为零，但系统的内力远大于外力，外力可以忽略不计，如:碰撞、爆炸瞬间 （3）方向条件：系统受外力，且不能忽略，但在某一方向上所受外力为0， 则系统在该方向上动量守恒， 第一章 动量守恒定律 4、验证动量守恒定律 CONTENTS 01 实验思路分析 02 方案一 方案二 方案三 03 04 目录 3 思考：动量守恒定律条件是什么？ 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。 思考：在现实生活中，或者在实验室中，我们很难排除外力的作用，是不是没法做验证动量守恒定律的实验？ 我们生活中的物体受到各种力的作用，难以满足系统不受外力这种理想化的条件。但是，可以创造内力远大于外力的实验情景，可以近似满足动量守恒的条件。 一、实验思路 思考：根据前面学习我们熟悉内力远大于外力的情境是哪种？ 碰撞 思考：为了实验与计算方便我们应该设计那种情景？ 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动 爆炸 反冲 思考：为了实验与计算方便我们应该选择那种碰撞？ 一维碰撞： 注意： 动量守恒是矢量守恒，要规定正方向 根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。 m1，v1，v1′，m2，v2，v2′ 思考：实验中我们需要测量哪些物理量？ 碰撞 物体的质量可用天平直接测量。 思考：物体质量如何测量？ 思考：物体速度如何测量？你掌握哪些方法可以测量物体速度？ 方法一：光电门测速 方法二：打点计时器测速 检验：碰撞前后总动量是否守恒，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2 方法三：平抛运动规律测速 气垫导轨 碰撞滑块 光电门 L 测出滑块经过光电门的时间t，挡光条的宽度为L， 则滑块匀速运动的速度为 实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。 挡光条 二、方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒定律 mA＞mB , 运动滑块A撞击静止滑块B。 两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右 运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。 弹性碰撞架 mAv1=mA·v2+mBv3 mAv=(mA+mB)v共 0=mAvA-mBvB 实验步骤 (4)使两滑块依次发生上图三种碰撞情况，计算滑块碰撞前后的速度。 (1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 (2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。 (6)整理实验仪器，数据处理，寻找守恒量。 (5)改变滑块质量，重复步骤(4)。 (3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或。 4.注意事项 （1）保证是一维碰撞。 （2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平仪。 （3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。 （4）考虑到矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。 5.误差分析 (1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。 (2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。 (3)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。 方案二：用平抛演示仪验证动量守恒定律 实验器材 被碰小球 斜槽（末端水平） 入射小球 复写纸 白纸 重垂线 天平（测小球质量）、刻度尺(测水平位移） m1 O P m1 m2 M N O P 1、质量和半径条件： 入射球质量大于被碰球质量，m1＞m2 （防止A球反弹）r1=r2（保证对心碰撞） 4.平均落点确定方法： 实验原理 3、水平位移测量：测球心在水平地面的投影到各小球平均落点的距离 斜槽末端切向水平 h 2、验证原理式： m1v=m1v1+m2v2 计算式：m1OP=m1OM+m2ON 圆心即为小球平均落点 平抛的时间相同 1. 先用天平称量出两个小球的质量mA、mB。 3. 在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。 2. 安装好实验装置，注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。 4. 在白纸上记下重垂线所