1.3 科学验证：动量守恒定律 课件 (共22张PPT)高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共22张PPT)
科学验证：动量守恒定律
第 1章　动量及其守恒定律
问题1：动量守恒定律的条件是什么？
（1）不受外力或所受外力矢量和为零
（2）内力远大于外力
问题2：如何创造条件，使系统满足动量守恒的条件？
利用两物体发生碰撞时，内力远大于外力的特点，可近似认为碰撞满足动量守恒的条件.
问题3：怎样验证系统满足动量守恒？
问题4：需要测量哪些物理量？如何测量？
质量m
速度v
天平
电子秤
……
打点计时器
数字计时器
（光电门）
速度传感器
……
（实验原理）
其中d为挡光板的宽度
研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
实验器材：斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、天平(附砝码)、毫米刻度尺、复写纸、白纸、圆规、小铅锤。
实验设计：如图所示，让一个质量较大的小球(入射小球)从斜槽上滚下来，与放在斜槽水平末端的另一质量较小、大小相同的小球(被碰小球)发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。
怎样测量两球碰撞前后瞬间的速度呢？
利用平抛运动的知识，求出碰撞前后各小球做平抛运动的初速度即可.
x
t
v
如何记录并测量小球飞出的水平距离
未放被撞小球落点P
碰撞后入射小球落点M
碰撞后被撞小球落点N
OP
OM
ON
该方案时如何验证动量守恒的？
通过验证m1OP与m1OM＋m2ON在误差允许范围内是否相等来验证系统动量是否守恒。
注意事项
①入射小球的质量m1需大于被撞小球的质量m2。
②入射小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。
③斜槽末端的切线方向水平。
实验拓展与创新
方案1：利用气垫导轨和光电门验证动量守恒定律
(1)实验器材 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个、安装有挡光片)、重物、弹射架、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
情境一：滑块安装弹性碰撞架
情境二：滑块安装撞针和橡皮泥
情境三：滑块间安装压缩的弹簧片
方案2：利用等长悬线悬挂等大小球验证动量守恒定律
(1)实验器材 两个带细线的等大摆球、铁架台、天平、刻度尺等。
(2)实验方案
将一个小球竖直悬挂静止，悬挂两个摆球，悬挂点的距离
等于小球的直径，静止后两球球心在同一水平线上，另一
小球拉起一定角度后由静止释放，使两球相碰。如图所示。
(3)小球速度的测量方案
小球碰撞前(后)的速度v＝ ，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起)的高度，h可用刻度尺测量(也可由量角器和摆长计算出)。
3.利用打点计时器和纸带验证动量守恒定律
(1)实验器材
长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等。
(2)实验方案
实验装置如图所示，将打点计时器固定在光滑长木板的左端，把纸带穿过打点计时器，连在A的后面，先平衡摩擦力，然后在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。接通电源，让小车A向右运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两小车连成一体继续向右运动。
(3)小车速度的测量
利用打点计时器获得的纸带，找到计时点分布均匀的两段，分别计算出碰撞前后小车的速度。如图所示。
2023·浙江山河联盟高二下联考)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。安装了弹性碰撞架和挡光片的滑块A和滑块B静止在气垫导轨上。实验时，给滑块A一个初速度，当它与滑块B发生碰撞后没有改变运动方向。数字计时器(图中没画出)可以测出挡光片通过光电门的挡光时间，测得碰撞前滑块A通过光电门1的挡光时间为Δt1，碰撞后两滑块先后通过光电门2的挡光时间分别为Δt2、Δt3。两个挡光片的宽度相同。
(1)下列说法正确的是_____。
A.该实验需要将气垫导轨左侧适当垫高，以补偿阻力
B.该实验将气垫导轨调到水平即可，不需要补偿阻力
C.该实验中滑块A的质量大于滑块B的质量
D.该实验中滑块A的质量小于滑块B的质量
BC
(2)该实验如果仅验证两车组成的系统动量守恒，还需要测量___。
A.两小车的质量mA、mB
B.挡光片的宽度d
C.光电门1、2之间的距离L
A
(3)如果表达式______________成立，则说明两小车碰撞过程中动量守恒。