1.3 科学验证：动量守恒定律（16张PPT）课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共16张PPT)
第一章 动量及其守恒定律
第3节 科学验证：动量守恒定律
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.
理解通过小球碰撞实验来验证动量守恒定律的实验原理。
能自主完成实验操作，能分析实验数据，利用实验数据验证动量守恒定律。
研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
1.实验目的：
（1）验证动量守恒定律；
（2）体会将不易测量的物理量转换为易测量的物理量的实验设计思想。
2.实验器材：斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、白纸、复写纸、小铅锤、天平、毫米刻度尺、圆规
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′，
找出碰撞前的动量 p = mA+ mB2 及碰撞后的动量 p′ = mAA′ + mBB′ 。
平抛运动：x=vt，每个小球平抛高度相同，t相同，只要测出平抛的水平距离就能表示小球速度。
3.实验原理与设计
4.实验步骤
（1）测质量：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）安装：按照图甲所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平。
（3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下重垂线所指的位置O。
（4）放球找点，不放被撞小球，每次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F就是小球落点的平均位置。
圆心即为小球平均落点
（5）碰撞找点，把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。同理求出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。
（6）验证：用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入mA·lOP=mA·lOM+mB·lON，看等式是否成立。
（7）结束：整理好实验器材放回原处。
5.注意事项
（1）碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”
（2）斜槽末端的切线必须水平，入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。
（3）地面须水平，白纸铺好后实验过程中不能移动，否则会造成很大的误差。
交流与讨论
1.碰撞前后球A、球B的动量是怎样变化的 从中可得出什么结论
2.分析该实验中实验误差的主要来源，并提出减小实验误差的方法。
3.除气垫导轨和小球碰撞实验外，你还能想到其他实验方案吗
1.碰撞前后球A的动量增加，球B的动量减少，从中可以看出AB系统总动量不变。
2.小球是否从同一高度释放、斜槽末端是否水平、测量误差等。
3.利用弹簧和物块。
例题：如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通过仅测量　　　　(填选项前的符号),间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的射程
C
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时先让入射球m1多次从斜轨上Q位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP,然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上Q位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是　　　。(填选项前的符号)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM、ON
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为　　 　 　(用(2)中测量的量表示); 若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为　 　　　 (用(2)中测量的量表示)。
ADE
m1·=m1·+m2·
m1·=m1·+m2·
1.(多选)在验证动量守恒实验时，实验条件是(　 　)
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端的切线是水平的
C．入射球每一次都要从同一高度由静止滚下
D．碰撞的瞬间，入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行
BCD
2．在做“验证动量守恒定律”的整个实验过程中，入射小球多次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，这是为了（　　）
A．保证小球每次都水平地飞出槽口
B．保证小球每次都以相同速度飞出槽口
C．保证小球在空中飞行时间不变
D．保证小球每次都沿同一方向运动
B
3.某同学用如图甲所示装置来验证动量守恒定律，实验时先让小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复10次；然后再把小球b静置在斜槽轨道末端，让小球a仍从原固定点由静止开始滚下，和小球b相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．回答下列问题：
(1)在安装实验器材时斜槽的末端应 ．
(2)小球a、b质量ma、mb的大小关系应满足ma mb，两球的半径应满足ra________rb.(均选填“＞”“＜”或“＝”)
(3)本实验中小球平均落地点的位置距O点的距离如图乙所示，小球a、b碰后的平均落地点依次是图乙中的________点和________点．
A
C
保持水平
＞
＝
(4)在本实验中，验证动量守恒的式子是下列选项中的________．
A．ma·OC＝ma·OA＋mb·OB
B．ma·OB＝ma·OA＋mb·OC
C．ma·OA＝ma·OB＋mb·OC
B
4.在验证动量守恒定律时,用图1所示装置进行验证,在长木板右端下面垫放小木片,平衡好摩擦力。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,并粘在一起继续运动。(已知打点计时器所用电源频率为50 Hz)
(1)两车碰撞前后打出的纸带如图2所示。测得小车P的质量mP=0.60 kg,小车Q的质量mQ=0.40 kg,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。(结果保留3位有效数字)
(2)实验结论: 。
答案 (1)0.480 0.475
(2)在误差允许的范围内,两车碰撞前后动量守恒