1.4 实验：验证动量守恒定律 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

1.4 实验：验证动量守恒定律 气垫导轨上滑块碰撞 斜槽末端小球碰撞 小车碰撞 目录 CONTENTS 1 2 3 知识回顾： 动量守恒定律 内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。 表达式： 成立条件: (1)系统不受外力或者所受外力的矢量和为0 (2)系统内物体之间的内力远大于外力 (3)系统所受合外力不为零，但在某一方向上合外力为0，则在系统这一方向上动量守恒 实验的基本思路 1.寻找一个碰撞过程： （1） 该碰撞过程需满足动量守恒定律的条件。（可以忽略外力） （2） 为了实验简单，选择一维碰撞。 2.物理量的测量：测量质量和速度 3.数据分析：验证动量守恒定律 实验的基本思路 1.寻找一个碰撞过程： （1） 该碰撞过程需满足动量守恒定律的条件。（可以忽略外力） （2） 为了实验简单，选择一维碰撞。 2.物理量的测量：测量质量和速度 3.数据分析：验证动量守恒定律 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 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。 2.实验设计： ①气垫导轨:满足外力为零的条件，且为一维碰撞； ②光电门:测速度，天平测质量 （1）选取两个质量滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开。（弹性碰撞） 3. 几种探究方式： m1 m2 v1 碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2 0.25 0.25 0.25 0.25 速度 v1 v2 v1’ v2’ 0.44 0.00 0.00 0.44 mv m1v1+m2v2 m1v1’+m2v2’ 0.11 0.11 （1）两滑块碰撞后弹开 若两滑块质量相等，一个运动滑块撞击静止滑块，两者交换速度，总动量不变。 4.实验结论: m1 m2 v1 （mAv+mB·0=mA·0+mBv） （2）在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体。（非弹性碰撞） m1 m2 v1 （2）两滑块碰撞后连成一体 4.实验结论: 2 碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2 0.45 0.25 0.45 0.25 速度 v1 v2 v1’ v2’ 0.32 0.00 0.20 0.20 mv m1v1+m2v2 m1v1’+m2v2’ 0.14 0.14 m1 m2 v1 一个运动滑块撞击静止滑块，撞后两者粘在一起，总动量不变。 mAv=(mA+mB)v共 （3）原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。 4.实验结论: 2 碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2 0.25 0.25 0.25 0.25 速度 v1 v2 v1’ v2’ 0.58 -0.38 -0.15 0.38 mv m1v1+m2v2 m1v1’+m2v2’ 0.05 0.05 （3）两个静止滑块被弹簧片弹开，一个向左，一个向右，总动量依然为零。 （0=mAv-mBv） （3）两个滑块由静止向相反方向运动。 5.思考: 1.如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？ 在实验前规定正方向，若物体运动方向于规定正方向相反，则记录为负值。 2.以上各种情况中，碰撞前后物体的动能之和有什么变化？设法检验你的猜想。 测量2个滑块的质量，碰撞前的速度和碰撞后的速度，通过计算，可比较出碰撞前后物体的动能之和的变化。 实验的第一种情况：动能之和不变； 实验的第二种情况：动能之和减小 实验的第三种情况：动能之和增大 练一练： 例1.（2023秋·高三课时练习）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。 （1）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静止放在气垫导轨的中间； 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后与左侧固定弹簧(未画出)的滑块2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动； 练一练： （1）下面是实验的主要步骤： ⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为： 滑块1通过光电门1的挡光时间， 通