第十六章 课时4 验证动量守恒定律 用单摆测量重力加速度-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（浙江专用）

课时4　验证动量守恒定律 实验整合 (一)验证动量守恒定律 [实验原理图] [基本实验要求] 1.实验器材 斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、刻度尺、重垂线。 2.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:按照图甲安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽末端水平。 (3)铺纸: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)放球找点:不放被碰小球,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:把被碰小球放在斜槽末端,每次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和被碰小球落点的平均位置N,如图乙所示。 3.数据处理 验证的表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON。 4.误差分析 (1)系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求。 ①碰撞是否为一维。 ②实验是否满足动量守恒的条件,如斜槽末端是否水平,入射小球是否从斜槽同一高度静止释放等。 (2)偶然误差:主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量。 5.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。 辅助方案 Ⅰ　利用气垫导轨完成一维碰撞实验 [实验原理图] [基本实验要求] 1.实验步骤 (1)测质量:用天平测出滑块质量。 (2)安装:正确安装好气垫导轨。 (3)实验:接通电源,利用配套的数字计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量;②改变滑块的初速度大小和方向)。 (2)验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。 Ⅱ　利用两辆小车完成一维碰撞实验 [实验原理图] [基本实验要求] 1.实验步骤 (1)测质量:用天平测出两小车的质量。 (2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。 (3)实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一个整体运动。 (2)验证的表达式:m1v1+m2v2=(m1+m2)v。 Ⅲ　利用等长摆球完成一维碰撞实验 [实验原理图] [基本实验要求] 1.实验步骤 (1)测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2。 (2)安装:把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。 (3)实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰。 (4)测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度。 10 (2)验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。 (二)用单摆测量重力加速度 [实验原理图] [基本实验要求] 1.实验器材 带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1米)、秒表、刻度尺和游标卡尺。 2.实验步骤 (1)在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结,将细线穿过球上的小孔,制成一个单摆。 (2)将铁夹固定在铁架台的上端,铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,把做好的单摆固定在铁夹上,使摆球自由下垂。 (5)改变摆长,测量各组不同摆长、周期的数据,并填在设计的表格中。 3.数据处理 根据猜想建立相应坐标系,在坐标系中描点作图。若作L-T2的图像,图线应是一条通过原点的倾斜直线,如图所示,说明单摆做简谐运动的周期T与摆长L的二次方根成正比。 4.误差分析 (1)本实验的系统误差主要来源于单摆模型本身(球、线)是否符合要求,悬点是否固定,小球的运动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等。 (2)本实验的偶然误差主要来自时间的测量上,因此,要从摆球通过平衡位置时开始计时,不能多计或漏计振动次数。 5.注意事项 (1)构成单摆的条件:细线的质量要小、弹性要小,选用体积小、密度大的小球,摆角不超过5°。 (2)要使摆球在同一竖直面内摆动,不能形成圆锥摆,方法是将摆球拉到一定位置后由摆线与悬点处于同一竖直平面内释放。 (3)测周期的方法。 ①要从摆球过平衡位置时开始计时,因为此处速度大、计时误差小,而最高点速度小、计时误差大。 ②要测多次全振动的时间来计算周期。如在摆球过平衡位置时开始计时,且在数“零”的同时按下秒表,以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数1次。 (4)测摆长时,让摆线自然下垂。 夯实考点 [例1] 如图甲所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,