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 动量守恒定律 第4节 验证动量守恒定律 学易同步精品课堂 新教材人教版 物理（选择性必修第一册） 验证动量守恒 系统动量守恒的条件是什么？ (1)系统不受外力；(理想条件) (2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件) (3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件） (4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件) m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 那么我们如何通过实验来加以验证呢？ 实验目的 构造满足动量守恒定律的条件： 碰撞 研究最简单的情况： 两个物体碰撞前后均沿同一直线运动（一维碰撞） 教材：P17 实验思路 v1 m1 m2 气垫导轨 碰撞滑块 光电门 d 挡光条 导轨水平 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。 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 减小摩擦阻力 2.实验原理 （1）质量的测量： （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 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 天平称量出滑块质量m1，m2 (4)不同碰撞情况的实现： 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。 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。 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)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 mA＞mB , 运动滑块A撞击静止滑块B。 两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右 运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。 弹性碰撞架 mAv1=mA·v2+mBv3 mAv=(mA+mB)v共 0=mAvA-mBvB 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 让一个质量较大的小球从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的另一大小相等、质量较小的球发生正碰，之后两小球都做平抛运动。 1.实验装置 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 （1）质量的测量： （2）速度的测量： 2.实验原理 用天平测量质量 两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等。如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。 若在实验误差允许的范围内m1s1 = m1s1′＋m2s2′相等，就验证了两个小球碰撞前后的不变量。 只需测出不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s1′和s2′ 验证水平方向动量守恒 h 斜槽末端切向水平 为防止A球反弹， m1＞m2 落点确定： P M N O m1 m2 实验原理 圆心即为小球平均落点 测出碰撞前后各球落点到O间的距离xOP、xOM、xON， 各球空中运动时间均相同，设为Δ t，可得速度为 测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。 本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 m1 只有入射小球从固定点下落时的情况 实验过程动画模拟 O P m1 m2 碰撞前后的动态过程 M N O P 实验过程动画模拟 M N O P m1 m2 碰撞后的轨迹示意图 实验过程动画模拟 1. 先用天平称量出两个小球的质量mA、mB。 3. 在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。 2. 安装好实验装置，注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。 4. 在白纸上记下重垂线所指的位置 O，它表示入射小球 mA碰撞前球心的竖直投影点。 实验步骤 5. 先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一位置处静止滚下，重复 10 次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点。 圆心即为小球平均落点 实验步骤 6. 把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球从同一位置静止滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，同理求出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。 7. 用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。 实验步骤 1.斜槽末端要切线要水平； 2.每次小球下滑要从同一位置处由静止释放； 3.要保证对心碰撞，两球必须大小相等； 4. 小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面，该小圆的圆心即为小球的平均落点 ； 5. 入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是mA > mB 。 注意事项 课堂小结 动量守恒 平抛 打点计时器 气垫 导轨 单摆   m1 · OP = m1 · OM + m2 · ON   Lavf58.12.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$