高三一輪優(yōu)秀物理課件《實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》

1、第第2 2講講 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒2探究一維彈性碰撞的特點(diǎn)探究一維彈性碰撞的特點(diǎn)在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度和碰撞前后物體的速度v、v，找出碰撞前的，找出碰撞前的動(dòng)量動(dòng)量pm1v1m2v2及碰撞后的動(dòng)量及碰撞后的動(dòng)量pm1v1m2v2，看碰撞前后動(dòng)量是否守，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒恒方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)

2、器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小銅球兩個(gè)、重垂線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn) 1測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量 2安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌 3實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量改變滑塊的初速度大小和方向) 4驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒 方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn) 1測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2. 2安裝：把兩個(gè)等大小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(lái) 3實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰 4測(cè)速度：可以測(cè)量小球

3、被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度 5改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn) 6驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒 方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn) 1測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車的質(zhì)量 2安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥 3實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動(dòng) 4測(cè)速度：通過(guò)紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時(shí)間由v算出速度 5改變條件：改變碰撞條件、重復(fù)實(shí)驗(yàn) 6驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒方案四：碰撞前后的速度

4、測(cè)量是實(shí)驗(yàn)中誤差的主要來(lái)源，若采用下列實(shí)驗(yàn)方法可避免速度的測(cè)量如圖121所示，將質(zhì)量分別為m1和m2的兩小球發(fā)生正碰，若碰前m1運(yùn)動(dòng)，m2靜止，且m1m2，根據(jù)動(dòng)量守恒定律應(yīng)有：m1v1m1v1m2v2.因小球從斜槽末端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知，小球下落高因小球從斜槽末端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知，小球下落高度相同，則飛行時(shí)間相同，若用飛行時(shí)間作時(shí)間單位，則水平速度大小就等度相同，則飛行時(shí)間相同，若用飛行時(shí)間作時(shí)間單位，則水平速度大小就等于小球飛出的水平距離，則動(dòng)量守恒時(shí)應(yīng)有：于小球飛出的水平距離，則動(dòng)量守恒時(shí)應(yīng)有： 1系統(tǒng)誤差：主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求，即：(

5、1)碰撞是否為一維碰撞(2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動(dòng)量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)是否平衡掉摩擦力2偶然誤差：主要來(lái)源于質(zhì)量m和速度v的測(cè)量3改進(jìn)措施：(1)設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動(dòng)量守恒的條件(2)采取多次測(cè)量求平均值的方法減小偶然誤差1前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”2方案提醒：(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平(2)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)(3)若利用長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板下墊一小木片用以平衡摩擦力若利用長(zhǎng)

6、木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板下墊一小木片用以平衡摩擦力(4)若利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量應(yīng)大于被碰球質(zhì)量，且入射球每次都必若利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量應(yīng)大于被碰球質(zhì)量，且入射球每次都必須從斜槽軌道同一位置由靜止釋放須從斜槽軌道同一位置由靜止釋放3探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變 【例1】 如圖122所示為實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí) 驗(yàn)裝置示意圖 (1)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì) 量為m2，半徑為r2，則() A m1 m2， r1 r2 Bm1m2，r1r2 C m1 m2， r1 r2 Dm1m2，r1r2(

7、2)為完成此實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是_(填下列對(duì)應(yīng)的字母)A直尺B游標(biāo)卡尺C天平D彈簧秤E秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，則關(guān) 系 式 ( 用 m1、 m2及 圖 中 字 母 表示)_成立，即表示碰撞中動(dòng)量守恒解析：解析：(1)兩小球要選等大的，且入射小球的質(zhì)量應(yīng)大些，故選兩小球要選等大的，且入射小球的質(zhì)量應(yīng)大些，故選C.(2)該實(shí)驗(yàn)必須測(cè)出兩球平拋的水平位移和質(zhì)量，故必須用到直尺和天平，該實(shí)驗(yàn)必須測(cè)出兩球平拋的水平位移和質(zhì)量，故必須用到直尺和天平，因兩球平拋起點(diǎn)相同，不用測(cè)小球直徑，故用不到因兩球平拋起點(diǎn)相同，不用測(cè)小球直徑

8、，故用不到B.(3)因平拋落地時(shí)間相同，可用水平位移代替速度，故關(guān)系式為因平拋落地時(shí)間相同，可用水平位移代替速度，故關(guān)系式為 答案：答案：(1)C(2)AC(3)【例2】 氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間 形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩 擦我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)探究碰撞中 的不變量，實(shí)驗(yàn)裝置如圖123所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì))，采用的實(shí)驗(yàn) 步驟如下：a用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mBb調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平c在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上d用刻度尺測(cè)

9、出A的左端至C板的距離L1e按下電鈕放開(kāi)卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是_；(2)利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出關(guān)系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量mv的矢量和，上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是_；(3)利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大?。咳缒?，請(qǐng)寫出表達(dá)式解答：(1)要測(cè)量B的速度必須要先測(cè)出B的位移和發(fā)生該位移所用時(shí)間，故還應(yīng)測(cè)量的物理量為B的右端至D板的距離L2.(2)因?yàn)榕鲎仓皟晌矬w都靜止即總動(dòng)量為零，所以要得出守恒的量是mv的矢量和，