實驗證動量守恒定律

1、實驗：驗證動量守恒定律實驗：驗證動量守恒定律2【教法探析教法探析】實驗目的實驗目的1驗證一維碰撞中的動量守恒驗證一維碰撞中的動量守恒2探究一維彈性碰撞的特點探究一維彈性碰撞的特點實驗原理實驗原理在一維碰撞中，測出物體的質量在一維碰撞中，測出物體的質量m和碰撞前后物和碰撞前后物體的速率體的速率v、v，找出碰撞前的動量，找出碰撞前的動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看，看碰撞前后動量是否守恒碰撞前后動量是否守恒3實驗器材實驗器材方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針

2、、橡重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥皮泥方案二：帶細線的擺球方案二：帶細線的擺球(兩套兩套)、鐵架臺、天平、量角、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等器、坐標紙、膠布等方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩兩個個)、天平、撞針、橡皮泥、天平、撞針、橡皮泥方案四：斜槽方案四：斜槽,大小相等質量不同的小鋼球兩個，重大小相等質量不同的小鋼球兩個，重垂線一條，白紙垂線一條，白紙,復寫紙，天平一臺，刻度尺，圓復寫紙，天平一臺，刻度尺，圓規(guī)規(guī)4實驗步驟實驗步驟方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗1測質量

3、：用天平測出滑塊質量測質量：用天平測出滑塊質量2安裝：正確安裝好氣墊導軌安裝：正確安裝好氣墊導軌3實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質改變滑塊的質量；量；改變滑塊的初速度大小和方向改變滑塊的初速度大小和方向)4驗證：一維碰撞中的動量守恒驗證：一維碰撞中的動量守恒5方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗驗1測質量：用天平測出兩小球的質量測質量：用天平測出兩小球的質量m1、m2.2安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來安裝

4、：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來3實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰它們相碰4測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度算出碰撞后對應小球的速度5改變條件：改變碰撞條件，重復實驗改變條件：改變碰撞條件，重復實驗6驗證：一維碰撞中的動量守恒驗證：一維碰撞中的動量守恒6方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗1測質量：用天平測出兩小

5、車的質量測質量：用天平測出兩小車的質量2安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小把紙帶穿過打點計時器，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車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥3實驗：接通電源實驗：接通電源,讓小車讓小車A運動運動,小車小車B靜止，兩車靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動動7方案四：利用等大小球做平拋運動完成一維碰方案四：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實驗撞實驗1先用天平測出小球質量先用天平測出小球質量m1、m2.8

6、2按圖所示那樣安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌按圖所示那樣安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，調節(jié)實驗裝置使兩小球邊，使槽的末端點切線水平，調節(jié)實驗裝置使兩小球碰時處于同一水平高度，且碰撞瞬間，入射小球與被碰時處于同一水平高度，且碰撞瞬間，入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰后的速度方向水平碰后的速度方向水平3在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復寫紙在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復寫紙4在白紙上記下重垂線所指的位置在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射，它表示入射小球小球m1碰前的位置碰前的位置95先不放被

7、碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復滾下，重復10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射球發(fā)生碰撞前的落地點落點圈在里面，圓心就是入射球發(fā)生碰撞前的落地點P.6把被碰小球放在斜槽末端邊緣處，讓入射小球從同把被碰小球放在斜槽末端邊緣處，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復10次，仿步驟次，仿步驟5求出求出入射小球落地點的平均位置入射小球落地點的平均位置M和被碰小球落地點的平和被碰小球落地點的平均位置均位置N.7過過O和和N在紙上作一直線在紙上作一

8、直線108用刻度尺量出線段用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長度把兩小的長度把兩小球的質量和相應的數(shù)值代入球的質量和相應的數(shù)值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立看是否成立9整理實驗器材放回原處整理實驗器材放回原處數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理1無論用什么方法都要用天平測出兩物體的質量無論用什么方法都要用天平測出兩物體的質量2在不同的方案中求出物體作用前后的速度或用等在不同的方案中求出物體作用前后的速度或用等效的物理量表示出來效的物理量表示出來3最后求出作用前后的總動量，然后驗證動量是否最后求出作用前后的總動量，然后驗證動量是否守恒守恒11【學法導引學法導引】誤差分析誤差分析1系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本

9、身是否符合要求，系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：即：(1)碰撞是否為一維碰撞碰撞是否為一維碰撞(2)實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導軌是否實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導軌是否水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力力2偶然誤差：主要來源于質量偶然誤差：主要來源于質量m和速度和速度v的測量的測量12注意事項注意事項1前提條件：碰撞的兩物體應保證前提條件：碰撞的兩物體應保證“水平水平”和和“正正碰碰”2方案提醒：方案提醒：(1)若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平墊

10、導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平(2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內(nèi)兩條擺線應在同一豎直面內(nèi)(3)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力片用以平衡摩擦力13(4)若利用斜槽小球碰撞應注意：若利用斜槽小球碰撞應注意：斜槽末端的切線必須水平斜槽末端的切線必須水平把被碰小球放在斜槽末端邊緣處把被碰小球放在斜槽末端邊緣處入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放入射小

11、球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放選質量較大的小球作為入射小球選質量較大的小球作為入射小球實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變終保持不變3探究結論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下探究結論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變都不改變14例例1.某同學在探究物體彈性碰撞的特點時，某同學在探究物體彈性碰撞的特點時，先提出了如下假設：兩個物體碰撞前后各自的質先提出了如下假設：兩個物體碰撞前后各自的質量與自己的速度的乘積之和是不變的；兩個物體量與自己的速度的乘積之和是不變的；兩個物體碰撞前后各自的質量與自己速度的二次方的乘積之碰撞前

12、后各自的質量與自己速度的二次方的乘積之和是不變的和是不變的.為了驗證這個假設為了驗證這個假設,該同學設計了如圖該同學設計了如圖所示的實驗裝置所示的實驗裝置15先將彈性小球先將彈性小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開從斜槽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下壓痕，重復始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次；再把同樣尺寸大小的彈性小球次；再把同樣尺寸大小的彈性小球b放在斜槽軌放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓小球道末端水平段的最右端附近靜止，讓小球a仍從原仍從原固定點由靜止開始滾下固定點由靜止開始滾下,和小球和小球b相碰后，兩小球分相碰后，兩小球分別落在記

13、錄紙的不同位置處別落在記錄紙的不同位置處,重復重復10次次(1)在安裝斜槽軌道時，要注意在安裝斜槽軌道時，要注意_選擇彈性小球選擇彈性小球a、b時，小球時，小球a、b的質量的質量ma、mb應該應該滿足關系：滿足關系：ma_mb(填填“”、“”或或“mb.只有這樣才能防止入射的小球反彈回去只有這樣才能防止入射的小球反彈回去(2)為了求出動量之間的關系，需要知道兩球的質量及為了求出動量之間的關系，需要知道兩球的質量及它們的水平速度，而由于平拋運動的豎直方向高度相它們的水平速度，而由于平拋運動的豎直方向高度相同，小球在空中飛行的時間相同，故可測量它們水平同，小球在空中飛行的時間相同，故可測量它們水平

14、方向的距離來比較速度的大小答案為方向的距離來比較速度的大小答案為B、E.1920例例2.如圖所示，氣墊導軌是常用的一種實驗儀器，如圖所示，氣墊導軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上滑塊懸浮在導軌上,滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦我們可以用帶豎直擋板擦我們可以用帶豎直擋板C和和D的氣墊導軌以及滑塊的氣墊導軌以及滑塊A和和B來探究碰撞中的不變量，實驗裝置如圖所示來探究碰撞中的不變量，實驗裝置如圖所示(彈簧彈簧的長度忽略不計的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下：，采用的實驗

15、步驟如下：21a用天平分別測出滑塊用天平分別測出滑塊A、B的質量的質量mA、mB.b調整氣墊導軌，使導軌處于水平調整氣墊導軌，使導軌處于水平c在在A和和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導軌上鎖定，靜止放置在氣墊導軌上d用刻度尺測出用刻度尺測出A的左端至的左端至C板的距離板的距離L1.e按下電鈕放開卡銷按下電鈕放開卡銷,同時使分別記錄滑塊同時使分別記錄滑塊A、B運動運動時間的計時器開始工作當時間的計時器開始工作當A、B滑塊分別碰撞滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下?lián)醢鍟r停止計時，記下A、B分別到達分別到達C、D的運動時的運動時間間

16、t1 和和t2.22(1)實驗中還應測量的物理量是實驗中還應測量的物理量是_(2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，得出關系式利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，得出關系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量是成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，上的矢量和，上式中算得的式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是產(chǎn)生誤差的原因是_(3)利用上述實驗數(shù)據(jù)能否測出被壓縮彈簧的彈性勢利用上述實驗數(shù)據(jù)能否測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大?。咳缒?，請寫出表達式能的大小？如能，請寫出表達式2324【答案答案】見解析見解析【模擬練習模擬練習】1.在在“驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律

17、”的實驗中，關于入射小球在斜槽上的實驗中，關于入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中，正確的是釋放點的高低對實驗影響的說法中，正確的是(BC)A釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，誤差越小誤差越小B釋放點越高，兩球碰后水平位移越大，水平位移測量的相釋放點越高，兩球碰后水平位移越大，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準確對誤差越小，兩球速度的測量越準確25C釋放點越高，兩球相碰時相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后釋放點越高，兩球相碰時相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小動量之差越小，誤差越小D釋放點越高

18、，入射小球對被碰小球的作用力越大，水平槽釋放點越高，入射小球對被碰小球的作用力越大，水平槽對被碰小球的阻力越小對被碰小球的阻力越小2.在在“碰撞中的動量守恒碰撞中的動量守恒”實驗中，產(chǎn)生誤差的主要原因有實驗中，產(chǎn)生誤差的主要原因有(ACD)A碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是絕對沿水平方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是絕對沿水平方向B小球在空中飛行時受到空氣阻力小球在空中飛行時受到空氣阻力C通過復寫紙描得的各點，不是理想的點，有一定的大小，通過復寫紙描得的各點，不是理想的點，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差從而帶來作圖上的誤差D測量長度時有誤差測量長度時有誤差263.某同學把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮某同學把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的彈簧，如圖所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒了的彈簧，如圖所示，將這一系統(tǒng)