(共14张PPT)
1.4 实验:验证动量守恒定律
实验目的
验证动量守恒定律(一维情况)
在一维碰撞中,测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′,找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前后动量是否守恒。
实验设计
方案一:
利用气垫导轨完成一维碰撞实验
实验设计
(1)质量的测量:用_____测量.
(2)速度的测量:v=___,式中的d为滑块上挡光板的___,Δt为数字计
时器显示的滑块上的挡光板经过_______的时间.
天平
宽度
光电门
方案一:
利用气垫导轨完成一维碰撞实验
实验设计
(4)器材:气垫导轨、数字计时器、滑块(带挡光板)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平.
(5)验证的表达式:____________________________(注意速度的矢量性)
m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2
(3)碰撞情景的实现:如图利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞,利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量.
造成实验误差的主要原因是存在摩擦力。利用气垫导轨进行实验,调节时确保导轨水平。
方案一:
利用气垫导轨完成一维碰撞实验
实验设计
入射小球
被碰小球
白纸
复写纸
速度的测量
位移的测量
方案二:
利用平抛运动完成一维碰撞实验
实验设计
实验原理:
(1)质量分别为m1和m2的两小球发生正碰,若碰前m1运动,m2静止,且m1>m2,
根据动量守恒定律应有:m1v1=m1v1′+m2v2′ 。
(2)由平抛运动的知识可知,小球飞行时间相同,若用飞行时间作时间单位,则水平速度大小就等于小球飞出的水平距离,则动量守恒时应有:
方案二:
利用平抛运动完成一维碰撞实验
实验设计
(1)用天平测出两个小球的质量m1、m2 ;
(2)安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,并使斜槽末端的切线水平;
(3)在水平地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸;
(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O,它表示入射球m1碰前的位置;
(5)先不放被碰小球,让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下,重复10次,用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。
实验步骤:
方案二:
利用平抛运动完成一维碰撞实验
实验设计
(1)把被碰小球放在斜槽前端边缘处,让入射小球从原来的高度静止滚下,使他们发生碰撞,重复实验10次。用同样的方法标出碰撞后入射小球的落点的平均位置M和被碰小球的落点的平均位置N
实验步骤:
方案二:
利用平抛运动完成一维碰撞实验
实验设计
(2)刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度,把两个小球的质量和相应的速度分别代入
左右两侧,就可以验证动量守恒定律是否成立。
白纸铺好后不能移动
(1)斜槽未端的切线要水平,以保证小球作平抛运动
(2)入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1>m2).
(3)入射小球半径等于被碰小球半径
(4)入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滚下
(5)让入射小球从同一高度由静止多次滚下,进行多次实验,然后用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面,其圆心即为小球落点的平均位置。
(6)入射球的位置应当适当高些,这样入射速度大,碰撞时内力够大。
注意事项
方案三:
利用等长悬线悬挂等大小球
完成一维碰撞实验
实验设计
如图装置做“验证动量守恒定律”的实验,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上.O点到A球球心的距离为L.使悬线在A球释放前伸直,且线与竖直方向的夹角为α,A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β处
,B球落到地面上,地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持
α角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录了多个B球的
落点,重力加速度为g.(悬线长远大于小球半径)
(1)图中x应是B球初始位置到____________的水平距离;
B球平均落点
实验设计
方案三:
利用等长悬线悬挂等大小球
完成一维碰撞实验
(2)为了验证动量守恒,应测量的物理量有
_______________________.
mA、mB、α、β、H、L、x
(3)用测得的物理量表示(vA为A球与B球刚要相碰前A球
的速度,vA′为A球与B球刚相碰后A球的速度,vB′
为A球与B球刚相碰后B球的速度):
方案三:
利用等长悬线悬挂等大小球
完成一维碰撞实验
实验设计
mAvA=__________________;
mAvA′=__________________;
mBvB′=__________.
(2)为了验证动量守恒,应测量的物理量有
_______________________.
mA、mB、α、β、H、L、x
(3)用测得的物理量表示(vA为A球与B球刚要相碰前A球
的速度,vA′为A球与B球刚相碰后A球的速度,vB′
为A球与B球刚相碰后B球的速度):
实验设计
mAvA=__________________;
mAvA′=__________________;
mBvB′=__________.
方案三:
利用等长悬线悬挂等大小球
完成一维碰撞实验