【課件】實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

教2019版教材17頁~20頁第一章動(dòng)量守恒定律

--實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律0、實(shí)驗(yàn)原理20.1實(shí)驗(yàn)原理動(dòng)量守恒定律的適用條件是系統(tǒng)不受外力或者所受外力的矢量和為0。當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)作用時(shí)間很短，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，因此碰撞滿足動(dòng)量守恒的條件。在一維碰撞的情況下，設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1′、v2′，若系統(tǒng)所受合外力為零，則系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒31.1實(shí)驗(yàn)裝置&碰撞方法氣墊導(dǎo)軌碰撞滑塊光電門L擋光條導(dǎo)軌水平(1)質(zhì)量的測(cè)量:用天平測(cè)量質(zhì)量。(2)速度的測(cè)量:利用公式

，式中L為滑塊(擋光片)的寬度，Δt為計(jì)時(shí)器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。(3)利用在滑塊上增加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量。1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒41.1實(shí)驗(yàn)裝置&碰撞方法滑塊碰撞后分開滑塊碰撞后粘連彈簧使靜止滑塊分開碰撞方法：(1)用細(xì)線將彈簧壓縮,放置于兩個(gè)滑塊之間,并使它們靜止,然后燒斷細(xì)線,彈簧彈開后落下,兩個(gè)滑塊隨即向相反方向運(yùn)動(dòng)。(2)在兩滑塊相碰的端面上裝上彈性碰撞架,可以得到能量損失很小的碰撞。(3)在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥,碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中,把兩個(gè)滑塊連成一體運(yùn)動(dòng),這樣可以得到能量損失很大的碰撞。實(shí)驗(yàn)裝置：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊（兩個(gè)）、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥、彈簧、細(xì)繩等。1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒51.2實(shí)驗(yàn)步驟1、用天平測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量,用毫米刻度尺測(cè)出滑塊上擋光片的寬度。2、安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的調(diào)節(jié)旋鈕，直到水平儀中的氣泡位于中央，此時(shí)導(dǎo)軌水平。3、接通氣泵的電源，向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣。4、按照實(shí)驗(yàn)方法2，把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間,使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮筋后釋放滑塊1。5、記錄滑塊1通過光電門的時(shí)間t1，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門的時(shí)間t1'、t2。1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒61.3數(shù)據(jù)記錄及處理比較項(xiàng)碰撞前碰撞后質(zhì)量m1m2m1m2

速度v1v2v1'v2'

總動(dòng)量

結(jié)論：碰撞前兩滑塊的動(dòng)量之和等于碰撞后兩滑塊的動(dòng)量之和。1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒71.4誤差分析及注意事項(xiàng)偶然誤差：主要來源于對(duì)質(zhì)量m和速度v的測(cè)量。系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求：1、碰撞是否為一維碰撞；2、是否符合合外力為零的條件。注意事項(xiàng)：1、氣墊導(dǎo)軌是一種精度較高的現(xiàn)代化儀器,切忌振動(dòng)、重壓,嚴(yán)防碰傷和劃傷,禁止在不通氣的情況下將滑塊在軌面上滑動(dòng)。2、調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)要利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒8例1、某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成。(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③接通數(shù)字計(jì)時(shí)器；④把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間；1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒9⑤滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)帶有固定彈簧(未畫出)的滑塊2碰撞，碰后滑塊2和滑塊1依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門2后依次被制動(dòng)；⑦讀出滑塊通過光電門的擋光時(shí)間分別為：滑塊1通過光電門1的擋光時(shí)間Δt1＝10.01ms，通過光電門2的擋光時(shí)間Δt2＝49.99ms，滑塊2通過光電門2的擋光時(shí)間Δt3＝8.35ms；⑧測(cè)出擋光板的寬度d＝5mm，測(cè)得滑塊1的質(zhì)量為m1＝300g，滑塊2(包括彈簧)的質(zhì)量為m2＝200g.1、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒10(2)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是：A._______________________；B.________________________.②碰撞前滑塊1的速度v1為_____m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為______m/s；碰撞后滑塊2的速度v3為_____m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)③碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)量為m1v1＝____。碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)量為m1v2＋m2v3＝_______。由此可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論：______________。2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒112.1實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，質(zhì)量較大的小球從斜槽上固定位置滾下來，跟放在斜槽末端的另一質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞后都做平拋運(yùn)動(dòng)。由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知,各小球落地的時(shí)間相等。這樣如果用小球的飛行時(shí)間作時(shí)間單位,那么小球飛出的水平距離在數(shù)值上就等于它的水平速度。因此,只要分別測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2和不放被碰小球時(shí)入射小球在空中飛出的水平距離OP，以及入射小球與被碰小球碰撞后分別在空中飛出的水平距離OM和ON，若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)m1OP=m1OM+m2ON，就驗(yàn)證了小球組成的系統(tǒng)碰撞前后總動(dòng)量守恒。2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒122.2實(shí)驗(yàn)裝置&實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)裝置：斜槽、鉛垂線、質(zhì)量不等的小球、白紙、復(fù)寫紙、刻度尺、圓規(guī)、三角板、天平等。實(shí)驗(yàn)步驟：1、用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颉?、按照?qǐng)D所示,安裝實(shí)驗(yàn)裝置。調(diào)整固定斜槽,應(yīng)使斜槽末端水平，即在水平槽上放置小球，小球能夠保持靜止，說明槽口末端水平。3、在水平地面上適當(dāng)位置鋪放白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下鉛垂線所指的位置O(斜槽末端)。2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒132.2實(shí)驗(yàn)裝置&實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟：4、不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度滾下，重復(fù)10次。用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置。5、把被碰小球放在斜槽末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次。用步驟4的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球的落點(diǎn)的平均位置N。如圖所示。6、連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的長度。將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中。2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒142.3數(shù)據(jù)記錄及處理實(shí)驗(yàn)次數(shù)入射小球的質(zhì)量m1/g被碰小球的質(zhì)量m2/gOP(cm)OM(cm)ON(cm)碰前動(dòng)量碰后動(dòng)量1

2

結(jié)論：碰撞前兩滑塊的動(dòng)量之和等于碰撞后兩滑塊的動(dòng)量之和。2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒152.4注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)：1、入射小球的質(zhì)量m1大于被碰小球的質(zhì)量m2(m1>m2)。2、入射小球半徑等于被碰小球半徑。3、入射小球每次必須從斜槽上同一高度處由靜止?jié)L下。4、斜槽末端的切線水平。5、白紙鋪好后不能移動(dòng)。2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒16例2、某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，圖中CQ是斜槽，QR為水平槽，二者平滑相接，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，使小球放在QR上時(shí)恰能保持靜止，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面上的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒17例2、圖甲中O是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，P為未放被碰球B時(shí)A球的平均落點(diǎn)，M為與B球碰后A球的平均落點(diǎn)，N為被碰球B的平均落點(diǎn).若B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP.米尺的零刻度與O點(diǎn)對(duì)齊.(1)入射球A的質(zhì)量mA和被碰球B的質(zhì)量mB的關(guān)系是mA____mB(選填“>”“<”或“＝”).(2)碰撞后B球的水平射程約為___________________cm.2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒18例2、(3)下列選項(xiàng)中，屬于本次實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量的是______(填選項(xiàng)前的字母).A.水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球平均落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B.A球與B球碰撞后，測(cè)量A球平均落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C.測(cè)量A球或B球的直徑D.測(cè)量A球和B球的質(zhì)量E.測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度2、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒19例2、(3)下列選項(xiàng)中，屬于本次實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量的是______(填選項(xiàng)前的字母).A.水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球平均落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B.A球與B球碰撞后，測(cè)量A球平均落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C.測(cè)量A球或B球的直徑D.測(cè)量A球和B球的質(zhì)量E.測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度(4)若系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則應(yīng)有關(guān)系式：_______________________.3、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)20例3、利用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上。O點(diǎn)到A球球心的距離為L。使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎直方向的夾角為α，A球釋放后擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)恰與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D.保持α角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄了多個(gè)B球的落點(diǎn)，重力加速度為g.(懸線長遠(yuǎn)大于小球半徑)3、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)21例3、(1)圖中x應(yīng)是B球初始位置到___