實驗驗證動量守恒定律分享資料

1、12動量的表達式：動量的表達式：動量守恒定律：動量守恒定律：一個系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為0，系統(tǒng)總動量保持不變。一個系統(tǒng)不受外力或表達式：表達式：p= m v系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，系統(tǒng)總動量保持不變系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，系統(tǒng)總動量保持不變實驗?zāi)康?驗證兩個小球在碰撞前后動量守恒驗證兩個小球在碰撞前后動量守恒. . 3NMOOPmA只有入射小球從固定點下落時的情況只有入射小球從固定點下落時的情況4NMOOPmAmB碰撞時的動態(tài)過程碰撞時的動態(tài)過程5NMOOPmAmB碰撞時的軌跡示意圖碰撞時的軌跡示意圖6【實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康摹坷闷綊佭\動驗證動量守恒利用平拋運動驗證動量守恒【

2、實驗器材實驗器材】 天平、刻度尺、游標卡尺（測小球直徑）、碰天平、刻度尺、游標卡尺（測小球直徑）、碰撞實驗器、復(fù)寫紙、白紙、重錘、兩個直徑相同質(zhì)撞實驗器、復(fù)寫紙、白紙、重錘、兩個直徑相同質(zhì)量不同的小球量不同的小球 7驗證動量守恒定律的實驗裝置驗證動量守恒定律的實驗裝置mAmB說明：說明：m mA A 為入射小球，為入射小球，m mB B 為被碰小球。為被碰小球。且且m mA AmmB Bo裝置裝置8實驗原理m mA Av vA A=m=mA Av vA A+m+mB Bv vB B2 2、本實驗在誤差允許的范圍內(nèi)驗證上式成立。兩小球碰撞后均作、本實驗在誤差允許的范圍內(nèi)驗證上式成立。兩小球碰撞后

3、均作平拋運動平拋運動, ,用用水平射程間接表示小球平拋的初速度水平射程間接表示小球平拋的初速度：OP-OP-m mA A以以v vA A平拋時的水平射程平拋時的水平射程OM-OM-m mA A以以v vA A平拋時的水平射程平拋時的水平射程O O N-N-m mB B以以v vB B平拋時的水平射程平拋時的水平射程1 1、兩小球在水平方向發(fā)生正碰、兩小球在水平方向發(fā)生正碰, ,水平方向合外力為零水平方向合外力為零, ,動量守恒。動量守恒。ON=ON-2r(rON=ON-2r(r代表小球的半徑代表小球的半徑) )驗證式驗證式 m mA AOP=OP=m mA AOM+OM+m mB B(ON-2

4、r(ON-2r）驗 證 的 表 達 式 ：驗 證 的 表 達 式 ： m mA AO P = mO P = mA AO M + mO M + mB BO NO N9 實驗測量測量的物理量：測量的物理量： a a用天平測兩球質(zhì)量用天平測兩球質(zhì)量m mA A、m mB B b b用游標卡尺測兩球的直徑用游標卡尺測兩球的直徑D D， 并計算半徑并計算半徑r r。 c c水平射程：水平射程：OPOP、OMOM、ONON10實驗步驟、先用、先用天平天平測量出兩個小球的質(zhì)量測量出兩個小球的質(zhì)量m mA A、m mB B。 、安裝好實驗裝置、安裝好實驗裝置, ,注意使實驗器的斜槽末端點的注意使實驗器的斜槽末

5、端點的切線水平切線水平。 把被碰球放在斜槽前的支柱上把被碰球放在斜槽前的支柱上, ,調(diào)節(jié)實驗裝置使調(diào)節(jié)實驗裝置使兩球處于同一高兩球處于同一高度度, ,且兩球的球心和槽軸線在一直線上且兩球的球心和槽軸線在一直線上, ,兩球心間的距離即為槽和兩球心間的距離即為槽和支柱間的距離。墊木板和白紙時支柱間的距離。墊木板和白紙時, ,要使要使木板水平木板水平。準確記下準確記下重錘線重錘線所指的位置所指的位置O O。 從而確定從而確定0 0點位置點位置11、先不放被碰球、先不放被碰球B,B,讓入射球讓入射球A A從斜槽上同一高度處滾下從斜槽上同一高度處滾下, ,重復(fù)重復(fù)5 51010次次, , 用圓規(guī)畫盡可能

6、小的圓把所有的小球落點都圈在里面用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點都圈在里面, ,該小該小圓的圓心圓的圓心, ,就是入射球的落地點就是入射球的落地點P P。 實驗步驟12 、過、過O O、N N在紙上作直線在紙上作直線, ,取取OOOO2r,O2r,O即為被碰球被碰時球心即為被碰球被碰時球心投影位置。投影位置。 、把被碰小球、把被碰小球B B放在支柱上放在支柱上, ,讓入射小球讓入射小球A A從從同一高度同一高度滾下滾下, ,使它使它們發(fā)生正碰們發(fā)生正碰,重復(fù)重復(fù)5 51010次次, ,仿步驟仿步驟, ,求出入射小球求出入射小球A A的的平均落點平均落點M M和被碰小球和被碰小球B B的的平

7、均落點平均落點N N。 實驗步驟13 、用刻度尺量、用刻度尺量OMOM、OPOP、ONON的長度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的長度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的的“速度數(shù)值速度數(shù)值代入表達式看是否成立代入表達式看是否成立: : 、整理實驗器材，放回原處。、整理實驗器材，放回原處。 實驗步驟驗證式驗證式 m mA AOP=OP=m mA AOM+OM+m mB B(ON-2r(ON-2r）.mp414NMOOPm1只有入射小球從固定點下落時的情況只有入射小球從固定點下落時的情況15NMOOPm1m2碰撞時的動態(tài)過程碰撞時的動態(tài)過程16NMOOPm1m2碰撞時的軌跡示意圖碰撞時的軌跡示意圖17 由于由于v v

8、1 1、v v1 1/ /、v v2 2/ /均為水平方向，且它們的豎直下落高度都均為水平方向，且它們的豎直下落高度都相等，所以它們飛行時間也相等，若以該時間為時間單位，那么相等，所以它們飛行時間也相等，若以該時間為時間單位，那么小球的水平射程的數(shù)值就等于它們的水平速度。在右圖中分別用小球的水平射程的數(shù)值就等于它們的水平速度。在右圖中分別用OPOP、OMOM和和O O/ /N N表示。因此只需驗證：表示。因此只需驗證：m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-2r(ON-2r）即可。）即可。 【數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理】18注意事項注意事項、斜槽末端要切線要、斜槽末端要切線要水平

9、水平; ; 、每次小球下滑要從、每次小球下滑要從同一高度同一高度處由靜止開始處由靜止開始; ; 、要保證、要保證對心碰撞對心碰撞, ,先調(diào)高低先調(diào)高低, ,再調(diào)遠近再調(diào)遠近, , 最后調(diào)左右最后調(diào)左右; ; 、小球的諸多落點要用用圓規(guī)畫、小球的諸多落點要用用圓規(guī)畫盡可能小的盡可能小的 圓圓把所有的小球落點都圈在里面把所有的小球落點都圈在里面, ,該小圓的該小圓的 圓心即為小球的平均落點圓心即為小球的平均落點 。 、入射小球的質(zhì)量、入射小球的質(zhì)量m mA A和被碰小球的質(zhì)量和被碰小球的質(zhì)量m mB B的的 大小關(guān)系是大小關(guān)系是 m mA A m mB B 。 19訓(xùn)練1 1、在做碰撞中的動量守恒

10、的實驗時，不需要測量的物理量有、在做碰撞中的動量守恒的實驗時，不需要測量的物理量有 A A、入射小球和被碰小球的質(zhì)量、入射小球和被碰小球的質(zhì)量 B B、入射小球和被碰小球的直徑、入射小球和被碰小球的直徑 C C、斜槽軌道的末端距地面的高度、斜槽軌道的末端距地面的高度 D D、入射球滾下到拋出時的高度差、入射球滾下到拋出時的高度差 E E、入射球末碰撞時飛出的水平距離、入射球末碰撞時飛出的水平距離 F F、入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離、入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離 C D高高度度差差高高度度20 2 2、入射球、入射球m m1 1碰撞前的速度以及被碰球碰撞前的速度以及被碰球m m2

11、2碰撞后的速度可用其運碰撞后的速度可用其運動的水平位移來表示，圖中動的水平位移來表示，圖中M M、N N、P P是小球的落點，下列說法中是小球的落點，下列說法中正確的是正確的是 A A、OO是被碰球在碰撞前其球心在紙上的垂直投影是被碰球在碰撞前其球心在紙上的垂直投影 B B、O O是碰撞前入射球的球心在紙上的垂直投影是碰撞前入射球的球心在紙上的垂直投影 C C、被碰球碰撞后的動量可表示為、被碰球碰撞后的動量可表示為 D D、入射球碰撞前的動量可表示為、入射球碰撞前的動量可表示為21()m O Nm OPOM21()m O Nm OP OMABCABC訓(xùn)練213 3、在實驗室里為了驗證動量守恒定

12、律，一般采用如下圖甲、乙兩、在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如下圖甲、乙兩種裝置：（種裝置：（1 1）若采用乙裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中）若采用乙裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中必需的是：必需的是：A.A.直尺直尺 B.B.游標卡尺游標卡尺C.C.天平天平 D.D.彈簧秤彈簧秤 E.E.秒表秒表（2 2）設(shè)入射小球的質(zhì)量為）設(shè)入射小球的質(zhì)量為m m1 1, ,被碰小球的的質(zhì)量為被碰小球的的質(zhì)量為m m2 2, ,則在用甲裝則在用甲裝置實驗時（置實驗時（P P為碰前入射小球落點的平均位置），所得為碰前入射小球落點的平均位置），所得“驗證動驗證動量守恒定律量守恒定律”的結(jié)論為

13、（用裝置中的的字母表示）的結(jié)論為（用裝置中的的字母表示）_ 入射小球入射小球被碰小球被碰小球重錘線重錘線OOMPN甲甲入射小球入射小球被碰小球被碰小球重錘線重錘線OMPN乙乙ACACNomOMmopm,211m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-(ON-2r2r）因此，需要測小因此，需要測小球的直徑球的直徑m ma a OB= m OB= ma a OA OA+ + m mb b OC OC 因此，不需要因此，不需要測小球的直徑測小球的直徑22入射小球入射小球被碰小球被碰小球重錘線重錘線O OMPN甲甲入射小球入射小球被碰小球被碰小球重錘線重錘線OMPN乙乙裝置圖裝置

14、圖測量的物理量：測量的物理量： 不用測小球直徑不用測小球直徑驗證式驗證式測量的物理量：測量的物理量： a用天平測兩球質(zhì)量用天平測兩球質(zhì)量m1、m2 b用游標卡尺測兩球的直徑用游標卡尺測兩球的直徑D， 并計算半徑并計算半徑r。 c水平射程：水平射程：OP、OM、ONm1OP=m1OM+m2(ON-2r）m1OP=m1OM+m2ON23某同學(xué)用下圖裝置做驗證動量守恒定律的實驗?zāi)惩瑢W(xué)用下圖裝置做驗證動量守恒定律的實驗. .先將先將a a球從斜槽球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下軌道上某固定點處由靜止開始滾下, ,在水平地面上的記錄紙上留在水平地面上的記錄紙上留下壓痕下壓痕, ,重復(fù)重復(fù)1010次

15、次; ;再把同樣大小的再把同樣大小的b b球放在斜槽軌道末端水平段球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止的最右端附近靜止, ,讓讓a a球仍從原固定點由靜止開始滾下球仍從原固定點由靜止開始滾下, ,和和b b球球相碰后相碰后, ,兩球分別落在記錄紙的不同位置處兩球分別落在記錄紙的不同位置處, ,重復(fù)重復(fù)1010次次. . ab O A B C H24本實驗必須測量的物理量有以下哪些選項本實驗必須測量的物理量有以下哪些選項 _. _.A.A.斜槽軌道末端到水平地面的高度斜槽軌道末端到水平地面的高度H H B.B.小球小球a a、b b的質(zhì)量的質(zhì)量m ma a、m mb b C.C.小球小球a

16、a、b b的半徑的半徑r r D.D.小球小球a a、b b 離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t t E.E.記錄紙上記錄紙上O O點到點到A A、B B、C C各點的距離各點的距離O OA A、O OB B、O OC C F.F. a a球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h hB E ab O A B C H25這時小球這時小球a a、b b的落地點依次是圖中水平面上的的落地點依次是圖中水平面上的_點和點和_點點ACma mb，保證碰后兩球都向前方運動；，保證碰后兩球都向前方運動；不同時落地，無影響，平

17、拋的飛行時間相同不同時落地，無影響，平拋的飛行時間相同 ab O A B C H(2)(2)小球小球a a、b b的質(zhì)量的質(zhì)量mama、mbmb應(yīng)該滿足什么關(guān)系？為什么？應(yīng)該滿足什么關(guān)系？為什么？（3 3）放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時落地？如果不是同時）放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時落地？如果不是同時落地，對實驗結(jié)果有沒有影響？為什么？落地，對實驗結(jié)果有沒有影響？為什么？26為測定未放被碰小球時為測定未放被碰小球時, ,小球小球a a落點的平均位置落點的平均位置, ,把刻度尺把刻度尺的零刻線跟記錄紙上的的零刻線跟記錄紙上的O O點對齊點對齊, ,右圖給出了小球右圖給出了小球a a落點

18、附近落點附近的情況的情況, ,由圖可得由圖可得OBOB距離應(yīng)為距離應(yīng)為_cm._cm.按照本實驗方法按照本實驗方法, ,驗證動量守恒的驗證式是驗證動量守恒的驗證式是: :_._.如果兩球相碰中有較大的動能損失，即不是彈性碰撞，如果兩球相碰中有較大的動能損失，即不是彈性碰撞，那么以上驗證式還成立嗎？為什么？那么以上驗證式還成立嗎？為什么？ 45 46 4745.90m ma a OB OB= = m ma aOA OA + m+ mb b OCOC 成立，動量守恒成立，動量守恒 ab O A B C H27 ma mb，保證碰后兩球都向前方運動；，保證碰后兩球都向前方運動； (3) 不同時落地，

19、無影響，平拋的飛行時間相同；不同時落地，無影響，平拋的飛行時間相同； (6) 。 答答 案案返回鍵返回鍵28 學(xué)生實驗和練習(xí)中的環(huán)境不同，造成了學(xué)生實驗和練習(xí)中的環(huán)境不同，造成了b b球的拋出點也不球的拋出點也不同，處理問題時一定要靈活對待：同，處理問題時一定要靈活對待：在學(xué)生實驗中，在學(xué)生實驗中，a a球的拋出點在斜面的邊緣，球的拋出點在斜面的邊緣，b b球的拋出點在球的拋出點在立柱處。最終要驗證的關(guān)系式是立柱處。最終要驗證的關(guān)系式是 m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-2r(ON-2r）。）。因此，需要測小球的直徑。因此，需要測小球的直徑。在練習(xí)所反映的實驗中，

20、兩球的拋出點相同，都在斜面的邊在練習(xí)所反映的實驗中，兩球的拋出點相同，都在斜面的邊沿處。最終要驗證的關(guān)系式是沿處。最終要驗證的關(guān)系式是m ma a OB= m OB= ma a OA OA+ + m mb b OC OC 。因此，不需要測小球的直徑。因此，不需要測小球的直徑。2930【實驗?zāi)康摹俊緦嶒災(zāi)康摹坷闷綊佭\動驗證動量守恒利用平拋運動驗證動量守恒【實驗器材】【實驗器材】 天平、刻度尺、游標卡尺（測小球天平、刻度尺、游標卡尺（測小球直徑）、碰撞實驗器、復(fù)寫紙、白紙、直徑）、碰撞實驗器、復(fù)寫紙、白紙、重錘、兩個直徑相同質(zhì)量不同的小球重錘、兩個直徑相同質(zhì)量不同的小球 31驗證動量守恒定律的實

21、驗裝置驗證動量守恒定律的實驗裝置m1m2說明：說明：m1 為入射小球，m2 為被碰小球。且m1m2o返回返回目錄目錄裝置裝置32實驗原理m mA Av vA A=m=mA Av vA A+m+mB Bv vB B2 2、本實驗在誤差允許的范圍內(nèi)驗證上式成立。兩小球、本實驗在誤差允許的范圍內(nèi)驗證上式成立。兩小球碰撞后均作碰撞后均作平拋運動平拋運動, ,用用水平射程水平射程間接間接表示小球平拋的表示小球平拋的初速度初速度：OP-OP-入射小球碰前的水平射程入射小球碰前的水平射程OM-OM-入射小球碰后的水平射程入射小球碰后的水平射程O ON-N-被撞小球碰后水平射程被撞小球碰后水平射程驗證的表達式：驗證的表達式：m mA AOP=mOP=mA AOM+mOM+mB BO ON N1 1、兩小球在水平方向發(fā)生正碰、兩小球在水平方向發(fā)生正碰, ,水平方向合外力為零水平方向合外力