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22张ppt）
文档属性
| 名称 | 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22张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 472.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-06-15 22:49:00 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
第四节
实验：验证动量守恒定律
第一章 动量守恒定律
新课引入
知识回顾
1、动量守恒的内容：
如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变
2、动量守恒的条件：
系统不受外力，或者所受外力矢量和为零
3、动量守恒的模型建立：
实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动。
问题探究
思考与讨论：
问题一：满足动量守恒条件的运动有哪些？
问题二：一维碰撞中，如何处理碰撞过程各个矢量的方向？
问题三：如何设计实验？实验成功的条件是什么，如何保证？
问题四：实验过程需要测量哪些物理量？如何测量？
实验思路
一、实验目的
验证动量守恒定律
二、设计思路
在一维碰撞的情况下,两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2（v1>v2）,碰撞后的速度分别为v1'、v2',如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致,取正值,反之则取负值。测出m1,m2,v1,v2,v1',v2',若满足：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',那么碰撞中动量守恒。
物理量的测量
确定研究对象以后，还需要明确实验所要测量的物理量和实验仪器
问题思考：
1、需要测量的物理量有哪些？物体的质量可用什么测量？
2、有哪些方式可以测量速度，在设计实验的时候如何选 择实验方案？为什么？
实验数据分析
思考：如何利用测量的数据验证动量守恒定律？
测出发生碰撞的物体质量分别为m1、m2,测出碰撞前的速度分别为v1、v2,测出碰撞后的速度分别为v1'、v2',分别计算出两物体碰撞前和碰撞后的总动量，并检验碰撞前后总动量的关系是否满足动量守恒定律，即：
m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
气垫导轨（减少摩擦）
碰撞滑块
光电门
L
挡光片（测量宽度应尽量减小误差）
1.实验装置:
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
2.实验原理
（1）质量的测量：
利用公式 测出碰前m1的速度v1和碰后m1的速度v1 和m2的速度v2
Δx—遮光条宽度
Δt—遮光条经过光电门的时间
（3）利用加减重物来改变滑块的质量
天平称量出滑块质量m1，m2
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
（2）速度的测量：
3、实验探究情况
(1)在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图甲),可以得到能量损失很小的碰撞。
图甲
(2）在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两个滑块连成一体运动(图乙),这样可以得到能量损失很大的碰撞。
图乙
(3）用细线将弹簧片压缩,放置于两个滑块之间,并使它们静止,然后烧断细线,弹簧片弹开后落下,两个滑块随即向相反方向运动(图丙)。
图丙
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
4、实验步骤
(4)使两滑块依次发生甲、乙、丙图所示的碰撞情况，记录挡光时间，计算滑块碰撞前后的速度。
(1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。
(2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。
(6)整理实验仪器.
(5)改变滑块质量，重复步骤(4)。
(7)数据处理，寻找守恒量.
(3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或稍微左右摆动。
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
5、实验数据记录（参考表格如下）
比较项 前 后 质量 m1 m2 m1 m2
速度 v1 v2 v1' v2'
总动量 参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
6、实验结论
实验甲：碰后分开：m1v1+m2·v2=m1·v1’+m2v2’
若：
实验乙：粘在一起运动m1v1+m2·v2=（m1+m2）v共
实验丙：两个静止滑块被弹簧片弹0=m1·v1’-m2v2’
结论:碰撞前两滑块的动量之和等于碰撞后两滑块的动量之和。即动量守恒
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
7、注意事项
（1）保证是一维碰撞。
（2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平仪。
（3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。
（4）考虑到速度的矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
8、误差分析
(1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。
(2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响 带来的误差。
(3)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
案例参考二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
斜槽（末端水平）
复写纸
白纸
两个小球
1、实验装置
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
2、实验原理：
（1）质量的测量：用天平测量两小球的质量m1和m2，将质量较大的用作入射小球
（2）速度的测量：用刻度尺测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量，即x=vt（落地时间相同）。
3、实验步骤
（4）不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置。
（1）用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。
（2）按要求安装好实验装置，并调整斜槽使斜槽末端切线水平。
（3）白纸在下，复写纸在上，在适当位置铺放好。在白纸上记下斜槽末端重垂线所指的位置O。
（6）测量OP、OM、ON的长度，在误差允许的范围内，看 m1·OP＝m1·OM＋m2·ON是否成立。
（5）把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽上同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的 方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落 点的平均位置N。
（8）整理好实验器材并放回原处。
（7）使入射小球从斜槽不同高度处滚下，重复(4)(5)(6)。
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
4、确定落点位置
h
P
M
N
O
m1
m2
落点确定（圆心）：
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
5、实验数据记录（参考记录表格如下）
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
6、实验结论：
若：m1OP=m1OM+m2ON
则：碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。
7、注意事项：
（1）斜槽末端的切线必须水平；
（2）选质量较大的小球作为入射小球；
（3）实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
7、误差分析
（1）系统误差
斜槽末端切线方向是否水平
两碰撞球是否等大
（2）偶然误差
质量m的测量
小球落点的确定
长度的测量。
问题：针对实验误差，请提出合理的改进措施
第一节
致谢
谢谢聆听
第四节
实验：验证动量守恒定律
第一章 动量守恒定律
新课引入
知识回顾
1、动量守恒的内容：
如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变
2、动量守恒的条件：
系统不受外力，或者所受外力矢量和为零
3、动量守恒的模型建立：
实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动。
问题探究
思考与讨论：
问题一：满足动量守恒条件的运动有哪些？
问题二：一维碰撞中，如何处理碰撞过程各个矢量的方向？
问题三：如何设计实验？实验成功的条件是什么，如何保证？
问题四：实验过程需要测量哪些物理量？如何测量？
实验思路
一、实验目的
验证动量守恒定律
二、设计思路
在一维碰撞的情况下,两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2（v1>v2）,碰撞后的速度分别为v1'、v2',如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致,取正值,反之则取负值。测出m1,m2,v1,v2,v1',v2',若满足：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',那么碰撞中动量守恒。
物理量的测量
确定研究对象以后，还需要明确实验所要测量的物理量和实验仪器
问题思考：
1、需要测量的物理量有哪些？物体的质量可用什么测量？
2、有哪些方式可以测量速度，在设计实验的时候如何选 择实验方案？为什么？
实验数据分析
思考：如何利用测量的数据验证动量守恒定律？
测出发生碰撞的物体质量分别为m1、m2,测出碰撞前的速度分别为v1、v2,测出碰撞后的速度分别为v1'、v2',分别计算出两物体碰撞前和碰撞后的总动量，并检验碰撞前后总动量的关系是否满足动量守恒定律，即：
m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
气垫导轨（减少摩擦）
碰撞滑块
光电门
L
挡光片（测量宽度应尽量减小误差）
1.实验装置:
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
2.实验原理
（1）质量的测量：
利用公式 测出碰前m1的速度v1和碰后m1的速度v1 和m2的速度v2
Δx—遮光条宽度
Δt—遮光条经过光电门的时间
（3）利用加减重物来改变滑块的质量
天平称量出滑块质量m1，m2
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
（2）速度的测量：
3、实验探究情况
(1)在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图甲),可以得到能量损失很小的碰撞。
图甲
(2）在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两个滑块连成一体运动(图乙),这样可以得到能量损失很大的碰撞。
图乙
(3）用细线将弹簧片压缩,放置于两个滑块之间,并使它们静止,然后烧断细线,弹簧片弹开后落下,两个滑块随即向相反方向运动(图丙)。
图丙
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
4、实验步骤
(4)使两滑块依次发生甲、乙、丙图所示的碰撞情况，记录挡光时间，计算滑块碰撞前后的速度。
(1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。
(2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。
(6)整理实验仪器.
(5)改变滑块质量，重复步骤(4)。
(7)数据处理，寻找守恒量.
(3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或稍微左右摆动。
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
5、实验数据记录（参考表格如下）
比较项 前 后 质量 m1 m2 m1 m2
速度 v1 v2 v1' v2'
总动量 参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
6、实验结论
实验甲：碰后分开：m1v1+m2·v2=m1·v1’+m2v2’
若：
实验乙：粘在一起运动m1v1+m2·v2=（m1+m2）v共
实验丙：两个静止滑块被弹簧片弹0=m1·v1’-m2v2’
结论:碰撞前两滑块的动量之和等于碰撞后两滑块的动量之和。即动量守恒
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
7、注意事项
（1）保证是一维碰撞。
（2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平仪。
（3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。
（4）考虑到速度的矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。
参考案例1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
8、误差分析
(1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。
(2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响 带来的误差。
(3)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
案例参考二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
斜槽（末端水平）
复写纸
白纸
两个小球
1、实验装置
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
2、实验原理：
（1）质量的测量：用天平测量两小球的质量m1和m2，将质量较大的用作入射小球
（2）速度的测量：用刻度尺测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量，即x=vt（落地时间相同）。
3、实验步骤
（4）不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置。
（1）用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。
（2）按要求安装好实验装置，并调整斜槽使斜槽末端切线水平。
（3）白纸在下，复写纸在上，在适当位置铺放好。在白纸上记下斜槽末端重垂线所指的位置O。
（6）测量OP、OM、ON的长度，在误差允许的范围内，看 m1·OP＝m1·OM＋m2·ON是否成立。
（5）把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽上同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的 方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落 点的平均位置N。
（8）整理好实验器材并放回原处。
（7）使入射小球从斜槽不同高度处滚下，重复(4)(5)(6)。
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
4、确定落点位置
h
P
M
N
O
m1
m2
落点确定（圆心）：
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
5、实验数据记录（参考记录表格如下）
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
6、实验结论：
若：m1OP=m1OM+m2ON
则：碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。
7、注意事项：
（1）斜槽末端的切线必须水平；
（2）选质量较大的小球作为入射小球；
（3）实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
案例参考二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
7、误差分析
（1）系统误差
斜槽末端切线方向是否水平
两碰撞球是否等大
（2）偶然误差
质量m的测量
小球落点的确定
长度的测量。
问题：针对实验误差，请提出合理的改进措施
第一节
致谢
谢谢聆听