1.4 实验:验证动量守恒定律 (共20张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册

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名称 1.4 实验:验证动量守恒定律 (共20张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理人教版(2019)选择性必修第一册
格式 pptx
文件大小 827.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-09-23 14:25:56

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文档简介

(共20张PPT)
第一章 动量守恒定律
第4节 实验:验证动量守恒定律
1.掌握验证动量守恒定律的实验思路和实验方法;知道实验所需测量的物理量及其测量方法;
2.会设计实验方案,能正确处理实验数据,得出实验结论;
3.知道验证动量守恒定律的实验注意事项。
一、实验思路
问题1:动量守恒定律条件是什么?
动量守恒定律的适用条件是系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0。
问题2:在现实生活中,或者在实验室中,我们很难排除接触面摩擦力的作用,是不是没法做验证动量守恒定律的实验?
我们生活中的物体受到各种力的作用,难以满足系统不受外力这种理想化的条件。但是,可以创造内力远大于外力的实验情景,可以近似满足动量守恒的条件。
问题3:根据前面学习我们熟悉内力远大于外力的情境是哪种?
碰撞
问题4:为了实验与计算方便我们应该设计怎样的碰撞?
两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿这条直线运动。
一维碰撞
实验思路:碰撞中的特殊情况——一维碰撞
虽然物体还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用,但是有些力的矢量和为0,有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。在可以忽略这些外力的情况下,碰撞满足动量守恒定律的条件。
问题1:实验中我们需要测量哪些物理量?
需要测量物体的质量,以及两个物体发生碰撞前后各自的速度:
问题2:物体质量如何测量?
物体的质量可用天平直接测量。
问题3:物体速度如何测量?你掌握哪些方法可以测量物体速度?
①光电门测速 ②平抛测速 ③打点计时器测速 ④频闪照片
二、物理量的测量
三、数据分析
检验:碰撞前后总动量是否守恒,即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2
方案一:研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
[实验器材]
气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
[实验装置]
[实验原理] 
利用气垫导轨来减小摩擦力,用天平测出两滑块的质量,用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度,计算碰撞前后的总动量,看其是否守恒。
光电门测速原理:测出滑块经过光电门的时间t,挡光条的宽度为L,则滑块匀速运动的速度为
[实验步骤] 
(1)选取两个质量不同的滑块,在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架,滑块碰撞后随即分开。
(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,使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣,碰撞时它们也会连成一体。
(3)用细线将弹簧压缩,放置于两个滑块之间,并使它们静止,然后烧断细线,弹簧弹开,两个滑块随即向相反方向运动。
[实验数据处理]
将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中。
[实验结论]
在实验误差允许的范围内,碰撞前、后不变的量是物体的质量m与速度v的乘积之和,即= 。
注意事项
(1)若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平.
(2)规定好正方向,如果滑块的速度与规定的正方向一致,则速度取正值,否则取负值.
(3)改变滑块的质量,进行多次实验,寻找普遍规律。
方案二:用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
1.实验装置:
建立情境的器材:斜槽、铅锤、两个半径相同而质量不同的小球
采集信息的器材:白纸、复写纸、圆规
测量数据的器材:天平、刻度尺
将钢球从斜槽上某一位置由静止释放,记录下该位置。离开后小球做平抛运动,落点为P点。OP为钢球平抛位移。OP=v0t.
将玻璃球置于斜槽末端,将钢球从同一位置释放,
和玻璃球碰撞后,均作平抛运动,落点分别为M点
和N点,OM=v1t,ON=v2t.
由于平抛运动时间t相同,水平位移正比于速度。
若动量守恒,有m1OP=m1OM+m2ON.
2.实验原理
本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
3.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m1·OP=m1·OM+m2·ON,看等式是否成立。
(7)结束:整理好实验器材放回原处。
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。
1. 用如图所示的装置可以验证动量守恒定律,在滑块A和B相碰的端面上装上弹性碰撞架,它们的上端装有等宽的挡光片。
(1)实验前需要调节气垫导轨水平:在轨道上只放滑块A,轻推一下滑块A,其通过光电门Ⅰ和光电门Ⅱ的时间分别为t1、t2,当t1  t2(选填“>”“=”或“<”)时说明气垫导轨水平。
=
(2)滑块A静置于光电门Ⅰ的左侧,滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度,通过光电门Ⅰ的时间为 t1,A与B碰撞后A再次通过光电门Ⅰ的时间为 t2,滑块B通过光电门Ⅱ的时间为Δt3。为完成该实验,还必需测量的物理量有   。
A.挡光片的宽度d B.滑块A的总质量m1
C.滑块B的总质量m2 D.光电门Ⅰ到光电门Ⅱ的间距L
(3)若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒,则应该满足的表达式为     。
(用已知量和测量量表示)
BC
2.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
实验:验证动量守恒定律
实验思路:
物理量的测量
数据分析
碰撞中的特殊情况——一维碰撞
物理量:物体的质量、碰撞前后各自的速度
测量工具
测量方法
检验:根据 m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2
两种方案
进行实验得到实验数据
分析数据并得出结论
注意事项以及误差分析