1.3 科学验证：动量守恒定律 (共17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17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
学习目标
1.能通过实验验证动量守恒定律。
2. 知道验证过程中需要测量的物理量及其测量方法
3. 知道验证动量守恒定律实验的注意事项
一、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。
二、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。
科学验证：动量守恒定律
三、实验原理
质量分别为m1和m2的两小球A、B发生正碰，碰撞前A的速度是v1，球B静止，碰撞后速度分别是v1′和v2′，根据动量守恒定律，应有m1v1＝m1v1′＋m2v2′。如图，让球A从同一位置C释放，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离lOP，再测出碰撞后球A、B分别飞出的水平距离lOM、lON，只要验证m1lOP＝m1lOM＋m2lON，即可验证动量守恒定律。
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
四、实验步骤
1.用天平测出两个小球的质量。
2.将斜槽固定在桌边并使其末端水平。在地板上铺白纸和复写纸，通过小铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点O。
3.首先让球A从斜槽点C由静止释放，落在复写纸上，如此重复多次。
4.再将球B放在槽口末端，让球A从点C由静止释放，撞击球B，两球落到复写纸上，如此重复多次。
5.取下白纸，用圆规找出落点的平均位置点P、点M和点N，用刻度尺测出lOP、lOM和lON。
6.改变点C位置，重复上述实验步骤。
五、数据处理
将实验所得数据代入m1lOP＝m1lOM＋m2lON进行计算验证，若在误差允许的范围内等式成立，则碰撞过程中动量守恒。
六、注意事项
1.做实验时必须调整斜槽末端的切线沿水平方向(判断斜槽末端是否水平的方法：将小球放到斜槽末端任一位置，均不滚动)。
2.同一次实验中，必须保证球A每次都从斜槽上同一点由静止释放。
3.实验时，必须保证球A的质量大于球B的质量。
4.找P、M、N各点的平均位置时，用圆规画最小的圆将所有落点包含在内，则圆心的位置即为各点的平均位置。
七、误差分析
1.测量小球质量时的偶然误差。
2.实验时斜槽末端没有水平，使得小球离开斜槽后不做平抛运动。
3.A、B球碰撞时不是严格的一维正碰。
4.找P、M、N各点的平均位置时出现的偶然误差。
(1)利用斜槽轨道做“验证动量守恒定律”实验时,斜槽轨道必须是光滑的。( )
(2)利用斜槽轨道做“验证动量守恒定律”实验时,入射小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放。( )
(3)利用平抛运动来验证动量守恒定律时,还需要测量小球做平抛运动的时间。( )
(4)两滑块碰撞前后的动能之和一定不变。 ( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×
(1)若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则 。
A.m1>m2,r1>r2
B.m1>m2,r1C.m1>m2,r1=r2
D.m11.在实验室里为了验证动量守恒定律,一般采用如图1、2所示的两种装置:
(2)若采用图2所示装置进行实验,以下所提供的测量工具中一定需要的是 。
A.直尺 B.游标卡尺 C.天平 D.弹簧测力计
E.秒表
(3)设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,则在用图1所示装置进行实验时(P为不放被碰小球时入射小球落点的平均位置),验证动量守恒定律的表达式为
(用装置图中的字母表示)。
答案 (1)C (2)AC (3)m1·OP=m1·OM+m2·O'N
2.某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次，得到了如图所示的三个落点。
(1)请你叙述用什么方法找出落点的平均位置？
_________________________________________。
并在图中读出OP＝________。
(2)已知mA∶mB＝2∶1，碰撞过程中动量守恒，则由图可以判断出R是________球的落点，P是________球的落点。
(3)用题中的字母写出动量守恒定律的表达式________________。
3.某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验:将打点计时器固定在光滑的长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车A的后面。让小车A运动,小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,如图1,碰撞时撞针插入橡皮泥把两小车粘合成一体。他在安装好实验装置后,先接通电源然后轻推小车A,使A获得一定的速度,打点计时器在纸带上打下一系列的点,已知电源频率为50 Hz。
(1)实验中打出的纸带如图2所示,并测得各计数点间距标在图上,则应选 段计算A的碰前速度;应选 段计算A和B碰后的共同速度。(均选填“BC”、“CD”或“DE”)
(2)已测得小车A的质量m1=0.20 kg,小车B的质量m2=0.10 kg,由以上测量结果可得:碰前m1v1= kg·m/s;碰后(m1+m2)v2= kg·m/s。(计算结果保留2位有效数字)
(3)由以上实验结果可知,在误差允许的范围内,AB碰撞过程中 不变。
答案 (1)BC DE (2)0.21 0.20 (3)系统的总动量