物理人教版（2019）选择性必修第一册1.4实验：验证动量守恒定律（共19张ppt）

(共19张PPT)
第一章 动量守恒定律
1.4 验证动量守恒定律
问题1：该代数运算验证式成立的前提是？
问题２：什么是一维碰撞？
问题3：如何设计实验，保证为一维碰撞？
问题4：如何处理矢量的方向呢？
问题5：测量碰撞前后物体的速度有哪些方法？
想一想
规定正方向
碰撞是一维
打点计时器测匀速过程的速度、平抛运动的水平位移，光电门计时器
用轨道、斜槽、气垫导轨
动量守恒验证式
验证碰撞中的动量守恒。
保证实验在一维碰撞(碰撞前后物体都在同一直线上运动)的前提下,
两物体质量分别为m1、m2,碰前速度分别为v1、v2,碰后速度分别为v1'、v2',
选定正方向，速度方向与正方向一致,取正值,反之则取负值。
测出m1、m2, v1、v2, v1'、v2',
若m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',那么碰撞中动量守恒。
实验目的
实验原理
实验器材
方案一、用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
被碰小球
斜槽（末端水平）
入射小球
复写纸
白纸
重垂线
天平（测小球质量）、刻度尺(测水平位移）
1、质量和半径条件： 入射球质量大于被碰球质量，m1＞m2 （防止A球反弹）r1=r2（保证对心碰撞）
4.平均落点确定方法：
实验原理
3、水平位移测量：测球心在水平地面的投影到各小球平均落点的距离
斜槽末端切向水平
h
2、验证原理式： m1v=m1v1+m2v2
思想方法：等效替代
计算式：m1OP=m1OM+m2ON
圆心即为小球平均落点
1. 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，注意使斜槽末端切线水平（小球能否静止检验）。
4. 在白纸上记下重垂线所指的位置 O，即入射球 m1碰前球心的投影点。
实验步骤
5. 不放被碰球，让入射球从斜槽上某一高度处静止滚下，(同一高度)重复 10 次，找出小球落点范围圆的圆心，圆心就是入射球不碰撞时的落地点。
6. 将被碰球放在斜槽轨道末端，让入射球从同一高度静止滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，找出入射球落点的位置 M 和被碰球落点的位置N。
7. 用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球的质量和对应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。
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，两球必须半径相同，质量不同（如铁球碰铝球）；
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 ；
注意事项
5. 用m1OP＝m1OM＋m2ON验证时，两小球的质量和水平位移不能错位
各物体落点唯一被确定：最近的落点为入射球碰后落点；最远落点为被碰球落点；中间的为入射球无碰撞落点 。
（碰撞后速度要符合物理情景，碰后未反向，后减前增，且V后＜V前）
气垫导轨
碰撞滑块
光电门
L
测出滑块经过光电门的时间t，挡光条的宽度为L，
则滑块匀速运动的速度为
导轨水平
方案二、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
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。
何时L可以不需要测量？
挡光条
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
1.实验之前需要将气垫导轨调节水平；
注意事项
2.实验时应该确保发生的是一维碰撞；
橡皮泥
测出相邻计数点间的距离Δx，

求相邻计数点间的时间Δt，
光滑桌面效果通过平衡摩擦力获得
实验方案三、打点计时器测速验证动量守恒

0 1 2 3 4 5 6 7
碰前
碰时
碰后
距离Δx只能取碰前和碰后稳定阶段的数据进行运算求对应速度

什么原因？
碰后粘到一起
θ
β
设摆长为L=l+r，测出摆角θ和β，可得碰前与碰后速度
两绳等长（保证对心碰撞）
A
B
A
B
实验方案四、单摆测速验证动量守恒
悬点间距离为小球直径（保证对心碰撞）

分析A、B滑块碰撞前后的位置情况

实验方案五、频闪照片测速验证动量守恒
3
4
碰前
碰后
可得速度
1．现利用如图所示的装置验证动量守恒定律。在图中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有弹簧片，滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定完全相同的遮光片，将光电门2固定在滑块B的右侧，光电门1固定在滑块A的右侧，现给滑块A向右的初速度，使它与静止的B相碰。碰前与光电门1相连的光电计时器显示的时间是t1，碰后与光电门1相连的光电计时器显示的时间是t2，与光电门2相连的光电计时器显示的时间是t3，滑块A的质量m1，滑块B的质量m2。
（1）要验证动量守恒，需要验证的表达式为___________．
（2）要验证碰撞是弹性碰撞，需要验证的表达式为____________．
（3）假设碰撞是弹性碰撞，为保证碰后A向左运动，则m1____m2
课堂练习
2．如图所示为“验证动量守恒定律”实验装置的示意图，下面是本实验中涉及到的部分物理量∶入射球释放时的高度h
小球离开斜槽末端平抛的高度H
平抛的水平位移:OP、OQ、OR
（1）在以上几个量中必须测量的是OP、OQ、__________（填表示物理量的符号）。
实验中还应测量的物理量是入射小球的质量m1和_____________________。
（2）实验最终要验证的表达式为__________________________。（用上边的符号表示）
（3）下列哪些做法有助于完成实验，减小实验误差__________。
A．实验前仔细调整斜槽，使其末端点的切线水平
B．让入射小球的直径大于被碰小球的直径
C．改变入射小球滑下的高度h，重复实验，通过多次测量取平均值确定水平位移
D．注意在实验中不能移动地面上所铺白纸的位置
OR
AD
被碰小球质量m2
3．用图甲所示装置验证动量守恒定律，在长木板右端下面垫放小木片，补偿阻力。小车P的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带。接通电源，轻推小车P使之运动，小车P运动一段时间后，与原来静止的小车Q相碰，并粘合在一起继续运动。（已知打点计时器电源频率为50 Hz）
（1）两车碰撞前后打出的纸带如图乙所示。
测得小车P的质量（包含橡皮泥）mP=0.40kg，
小车Q的质量mQ=0.10kg，由以上数据
求得碰前系统总动量为_______kg·m/s，
碰后系统总动量为______kg·m/s。
（均保留两位有效数字）
（2）实验结论：_______________________________________。
0.22
0.21
在误差允许的范围内，碰撞前后P、Q总动量守恒
3.如图所示,利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量,已知两遮光片的宽度相同都为L,两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动,经过光电门的时间各自为tA和 tB，碰撞后，滑块B和A先后以 tB′和 tA′ 经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是：_____ ________。
vA
vB
vA′
vB′
L
4.某同学设计如图甲所示的装置，通过半径相同的 A、B 两球碰撞来探究碰撞过程中的不变量。(1)碰撞后 B 球的水平射程是_____cm。
65.0
(2)(多选)在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是( )
A. 水平槽上未放 B 球时，A 球落点位置到 O 点的距离OP
B. A B 两球碰撞后，各自落点位置到 O 点的距离OM、ON
C. A、B 两球的质量mA、mB
D. 水平槽面相对于O点的高度h
ABC
(3)所测量的物理量满足式子： ，则A、B碰撞中的动量守恒。
mA·OP＝mA·OM＋mB·ON
谢谢 再见！