1.4 实验：验证动量守恒定律 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第一章 4　实验：验证动量守恒定律 温故知新 一、动量守恒定律 1.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。 如图所示，在光滑的水平面上做匀速运动的两个物体A、B，质量分别是m1和m2，沿同一直线向同一方向运动，速度分别是v1和v2，v1<v2。当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是v1’和v2’。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1，B所受A对它的作用力是F2。碰撞时，两物体间力的作用时间很短，用Δt表示。 研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 气垫导轨 小型气源 托盘天平 数字计时器 光电门 滑块（小车） 研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 m1=210g m2=188g d=1cm 次数 t1 ms v1 cm/ms t2 ms v2 cm/ms t1´ ms v1´ cm/ms t2´ ms v2´ cm/ms P前总 P后总 1 22.0 0.045 0 0 168.6 0.0059 22.4 0.045 2 20.9 0.048 0 0 168.7 0.0059 21.5 0.047 3 10.9 0.092 0 0 120.8 0.0083 10.3 0.097 研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 m1=210g m2=188g d=1cm 次数 t1 ms v1 cm/ms t2 ms v2 cm/ms t´ ms v´ cm/ms P前总 P后总 1 35.5 0.028 0 0 67.3 0.015 5.88 5.97 2 35.1 0.028 0 0 65.9 0.015 5.88 5.97 3 30.0 0.033 0 0 56.4 0.018 6.93 7.16 研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 m1=188g m2=210g d=1cm 次数 t1 ms v1 cm/ms p1 g cm/ms t2 ms v2 cm/ms p2 g cm/ms P前总 P后总 1 82.3 0.012 2.37 84.9 -0.012 -2.51 0 -0.14 2 89.2 0.011 2.18 93.6 -0.011 -2.31 0 -0.13 3 117.8 0.085 1.68 124.8 -0.080 -1.68 0 0 研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 请思考： 1.气垫导轨是否需要调成水平?如果需要，如何调节? 需要，滑块做匀速直线运动 2. 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? 规定一个方向为正，反方向为负 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 铁架台 斜槽 铅垂线 白纸 复写纸 直尺 小球 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 1、实验原理： 平抛运动规律 2、斜槽如何放置： 末端水平 小球放在末端静止不动 3、小球如何选： 大小相等 一重一轻 重球撞轻球 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 4、实验步骤： （1）测量小球质量m1和m2 （2）入射小球从同一高度静止释放，多次实验取平均落点，记为P点 （3）重球撞击轻球，多次实验取平均落点，分别记为M和N （4）测量OM,OP,ON的值，验证m1×OP与m1×OM+m2×ON是否相等 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 入射小球 被碰小球 入射小球碰撞前的轨迹 被碰小球碰撞后轨迹 入射小球碰撞后轨迹 同一高度 静止释放 h ①求速度v ②比较m1v1与m1v1´+m2v2´是否相等 ①不求速度v，用水平位移表示 ②比较m1×OP与m1×OM+m2×ON是否相等 牛刀小试 1、某同学用如图所示的实验装置和实验步骤来验证动量守恒定律，小球1的质量为m1，它从斜槽上某点滚下，离开斜槽末端时的速度记为v1（称为第一次操作）；小球2的质量为m2，小球1第二次从斜槽上原位置滚下，跟小球2碰撞后离开斜槽末端的速度分别记为v1´和v2´（称为第二次操作）。实验所验证的计算式为m1v1=m1v1´+m2v2´ (1)如果第二次操作时，小球1从斜槽上开始滚下时位置比原先低一些，这将会影响计算式中哪个或哪几个物理量？如果其他的操作都正确，实验将会得到怎样的结果？说明道理。 m1v1>m1v1´+m2v2´ v1´、v2´ 牛刀小试 (2)如果在第二次操作时，发现在第一次操作中，槽的末端是不水平的，有些向上倾斜，于是把它调为水平，调整后的斜槽末端离地面高度跟原来相同。然后让小球在斜槽上原标记位置滚下进行第二次操作，分析时仍然和第一次操作的数据进行比较，其他实验操作都正确，且调节斜槽引起小球在空中运动时间的变化可忽略不计。该实验可能会得到怎样的结果，说明道理。 m1v1<m1v1´+m2v2´ 牛刀小试 2、把一个质量0.2kg的小球放在高度5.0m的直杆的顶端，如图所示，一颗质量0.01kg的子弹以500m/s的速度沿水平方向击中小球，并穿过球心，小球落地处离杆的距离20m，取g=10m/s2，求： 子弹落地处离杆的距离？ S子=100m 牛刀小试 3、如图所示，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使小车能在木板上做匀速直线运动。小车A前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通打点计时器电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。 牛刀小试 （1）图中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算小车A碰撞前的速度大小应选哪段？计算两车碰撞后的速度大小应选哪段？为什么？ BC段为匀速运动的阶段，故选BC段计算碰前的速度 A和B碰后的共同运动为匀速直线运动，故应选DE段来计算碰后共同的速度 牛刀小试 （2）若小车A的质量为0.4kg，小车B的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是多少？碰后两小车的总动量是多少？ 碰前 $$