1.4 验证动量守恒定律-【物理优课PPT】高中物理选择性必修第一册同步PPT课件（人教版2019）

人教版（2019） 高中物理选择性必修 第一册：第一章动量守恒定律 授课老师：物理优课PPT Verify the law of conservation of momentum 第4节 验证动量守恒定律 1 （1）能依据已有知识合理设计实验方案。 （2）能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。 （3）能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论。 （4）坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误。 2 实验思路 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。因我们生活中常见的碰撞近似满足动量守恒的条件，故我们可以通过碰撞实验来验证动量守恒定律。 3 想一想 实验目的：动量守恒验证式： 问题1：该代数运算验证式成立的前提是？ 问题2：什么是一维碰撞？ 问题3：如何设计实验，保证为一维碰撞？ 问题4：如何处理矢量的方向呢？ 问题5：测量碰撞前后物体的速度有哪些方法？ vA mA mB vA 碰撞时一维 用轨道、斜槽、气垫导轨 规定正方向 利用运动学知识，如匀速运动、平抛运动，借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。 4 问题：碰撞的过程遵守什么规律呢? 演示１ 质量相同的钢球碰撞 质量? 速度? 结论：以上现象说明两球碰撞后，速度发生了变化，当两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同（碰撞过程中，速度的变化与质量的大小有关）。 演示2 质量相差较多的钢球碰撞 5 问题：碰撞的过程遵守什么规律呢? 验证碰撞中的动量守恒。 实验目的 实验原理 在一维碰撞(碰撞前后物体都在同一直线上运动)的情况下，令两个物体的质量分别为 m1、m2，碰撞前的速度分别为 v1、v2，碰撞后的速度分别为 v1'、v2'，如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值。测出 m1、m2,v1、v2,v1'、v2'，若m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'，那么碰撞中动量守恒。 6 一维碰撞 最简单的碰撞情况—— 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。这种碰撞叫做一维碰撞。如下图所示： v1 m1 v2 m2 v1 m1 v2 = 0 m2 v1 = 0 m1 v2 = 0 m2 弹簧 v1 m1 v2 m2 7 数据分析 在一维碰撞(碰撞前后物体都在同一直线上运动)的情况下，令两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1'、v2',如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值。测出m1、m2,v1、v2,v1'、v2',若m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',那么碰撞中动量守恒。 v1 m1 m2 8 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 气垫导轨 碰撞滑块 光电门 L 挡光条 导轨水平 1.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。 9 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 2.实验原理 （1）质量的测量：天平称量出滑块质量 m1，m2 （2）速度的测量： 利用公式 测出碰前 m1 的速度 v1 和碰后 m1 的速度 v1´ 和m2的速度v2´ Δx—遮光条宽度 Δt—遮光条经过光电门的时间 （3）利用加重物来改变滑块的质量 10 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 (4)不同碰撞情况的实现： 11 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 3.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。 12 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 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）考虑到速度的矢量性，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。 13 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 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