第三节 动量守恒定律 第2课时 实验：验证动量守恒定律（教学课件）物理粤教版2019选择性必修第一册

第3·2节 实验：验证动量守恒定律 第一章 动量和动量守恒定律 粤教版选择性必修一 课堂引入 壹 验证动量守恒定律 贰 典例分析 叁 课堂小结 肆 目录 课堂引入 第一部分 壹 一、课堂引入 思考：从上一节知道了两小球在碰撞过程中满足动量守恒定律，即碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。那么如何通过实验去验证两小球的动量是否守恒呢？ 【问题思考】 思考：如何利用平抛运动去验证动量守恒定律呢？ 一、课堂引入 验证动量守恒定律 第二部分 贰 二、验证动量守恒定律 【问题思考】 验证动量守恒定律——利用平抛运动的规律验证碰撞中的动量守恒定律。 （1）如图利用右图装置，如何实现两个小球碰撞过程满足动量守恒的条件？ （2）如何测量两个钢球碰撞前后的速度？ （3）实验中需要记录哪些数据？ 二、验证动量守恒定律 1、实验目的： （1）验证动量守恒定律； （2）体会将不易测量的物理量转换为与之有线性关系的易测量的物理量的实验设计思想。 2、实验器材： 斜槽轨道，半径相等、质量不同的两个钢球，支球柱，木板，白纸，复写纸，小铅锤，天平，毫米刻度尺 3、实验原理： 选取两个物体进行碰撞，用天平分别测出两物体的质量m1和m2，在测出碰撞前后的速度v1、v2和、 ，检验++是否成立，若成立即可验证动量守恒定律。 二、验证动量守恒定律 4、实验装置和步骤： （1）用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球． （2）按照如图甲所示安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平． （3）白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O. （4）不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某 固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画 尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面． 圆心P就是小球落点的平均位置． 二、验证动量守恒定律 4、实验装置和步骤： （5）把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验8~10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）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 m1·OP＝m1·OM＋m2·ON， 看在误差允许的范围内是否成立． 二、验证动量守恒定律 5、数据处理： （1）速度转化为水平位移 h相同，则 t 相同 x∝v （2）验证动量守恒的关系式 待验证： 二、验证动量守恒定律 6、注意事项： （1）斜槽末端的切线必须_______； （2）入射小球每次都必须从斜槽_________________释放； （3）选质量较______的小球作为入射小球； （4）实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终____________. 水平 同一高度由静止 大 保持不变 二、验证动量守恒定律 7、误差分析： （1）系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即： ①碰撞是否为一维碰撞； ②实验是否满足动量守恒的条件:如气垫导轨是否水平,两球是否等大； （2）偶然误差：主要来源于质量 m 和速度v的测量 （3）改进措施 ①设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件； ②采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差 典例分析 第叁部分 叁 三、典例分析 【典例1】某同学使用两个大小相同而质量不等的小球，利用图示装置验证动量守恒定律。将正确的实验操作获得实验中落点痕迹到O点距离OD、OE、OF。A、B小球的质量分别为m1、m2，且m1大于m2，若两球碰撞动量守恒，则满足（　　）。 三、典例分析 【详解】设小球A与B碰撞前瞬间的速度为v1，碰后瞬间二者的速度分别为v1′和v2′，根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得 联立解得， ， ，所以 。小球做平抛运动下落的高度相同，所以时间相同，则落点到O点的距离与小球平抛初速度的比值相同，所以E点为小球A不与B碰撞时的落点，D、F点分别为小球A与B碰撞后二者的落点，所以动量守恒满足的表达式为： 故选A。 三、典例分析 【典例2】某学习小组用如图所示的装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中先从某一高度处单独释放质量为ma的小球a，标记下小球a撞击在挡板上的位置M，再在水平轨道上放上质量为mb的小球b，从同一高度释放小球a，标记两球撞击挡板的位置P、N，关于本实验下列说法正确的是（　　） A．位置N为小球b撞击挡板的位置 B．两小球从碰撞后至撞击挡板的过程中在空中运动的时间相同 C．小球离开轨道后下落的高度越大则小球的离开轨道时的速度越大 D．