1.3 科学验证：动量守恒定律 课件 -2023-2024学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

1.3　科学验证： 动量守恒定律 1.通过分析教材提供的实验方案，学习根据要求设计实验的方法. 2.理解实验中速度测量的原理. 3.通过设计创新实验方案培养学生的创新精神. 学习目标 一、实验目的 利用钢球和玻璃球的碰撞验证动量守恒定律. 二、实验器材 斜槽、钢球和玻璃球、天平、复写纸、白纸等. 知识梳理 三、实验原理与设计 用如图所示的装置验证动量守恒定律。让球A从同一位置C释放(C未画出)，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离sOP，再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离sOM、sO′N，如图所示.只要验证 m1sOP＝m1sOM＋m2sO′N，即可验证动量守恒定律. 思考：实验时需不需要测出或计算出小球做平抛运动的时间? 提示：不需要，因为验证时时间约掉了. 四、实验步骤 1.测质量：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.安装：按照实验原理安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平. 3.铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好.利用重垂线在白纸上分别标注斜槽水平段端口、靶球初位置(支球柱)在白纸平面的投影点O和O′. 4.单球找点：不放被撞小球，每次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上同一高度处自由滚下，使它们发生碰撞，重复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，如图所示.改变入射小球的释放高度，重复实验. 6.小球水平射程的测量：测量线段OP、OM、O'N的长度. 五、数据处理 验证的表达式：m1·sOP=m1·sOM+m2·sO′N. 六、误差分析 1.系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，碰撞是否为一维. 2.偶然误差：主要来源于对质量和长度的测量. 七、注意事项 1.斜槽末端的切线必须水平. 2.入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放. 3.选质量较大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保持不变. 正误判断. (1)利用斜槽验证动量守恒时，同一次实验释放小球的位置可以不同.(　　) (2)利用斜槽验证动量守恒时，必须测量两小球的质量.(　　) (3)利用斜槽验证动量守恒时，两小球碰后的速度大小可以用它们做平抛运动的水平距离替代.(　　) (4)利用斜槽验证动量守恒时，斜槽末端不需要调整到水平.(　　) (5)利用斜槽验证动量守恒时，入射小球的质量可以小于被碰小球的质量.(　　) 基础演练 × √ √ × × 例1.某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证碰撞过程中的动量守恒，图中PQ是斜槽，QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹.重复上述操作10次，得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端 的地方，让A球仍从位置G由静止 开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分 别在记录纸上留下各自的落点痕迹， 重复这种操作10次.图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图所示，其中刻度尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，刻度尺的零点与O点对齐. (1)碰撞后B球的水平射程应取为　　　　cm.  64.8 提示：围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点，sB=64.8 cm. (2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是　　　　.  A.水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离 B.A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离 C.A球与B球的质量 D.G点相对于水平槽面的高度 提示：还应测出未放B球时，A球落点 位置到O点的距离，A球和B球碰撞后， A球落点位置到O点的距离及A、B两球的质量. ABC 例2.某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成. 下面是实验的主要步骤： ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨中通入压缩空气； ③接通光电计时器； ④把滑块2静止放在气垫导轨中间适当位置； ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动； ⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1=10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2=49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3=8.35 ms； ⑧测出挡光片的宽度d=5 mm，测得滑块1的质量为