1.4实验：验证动量守恒定律（1） 课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（21张PPT）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 1.4实验：验证动量守恒定律（1） 课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（21张PPT）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 469.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-12 13:07:44 | ||
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文档简介
1.4.2 实验：验证动量守恒定律
学习重点：掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法；
学习难点：掌握实验数据处理的方法,利用实验数据验证动量守恒定律。
思考：研究了气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒，本节来设计验证斜槽末端小球碰撞时的动量守恒，下面两个装置有什么不同点吗？
P
M
N
O
P
M
N
O?
O
1.实验器材：斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。
方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
2.实验原理：用两个大小相同，质量不相等的小球的碰撞来研究动量。
O
P
M
N
m1
m2
入射小球
被碰小球
入射小球发生碰撞前的落地点P。碰撞后入射小球落地点的平均位置M，被碰小球落地点的平均位置N。
P
M
N
O?
O
O
P
M
N
m1
m2
入射小球
被碰小球
入射小球和被碰小球开始平抛的位置相同
P
M
N
O?
O
m1
m2
入射小球
被碰小球
思考：下面两个装置入射小球和被碰小球开始平抛的位置相同吗？
入射小球开始平抛的位置O，被碰小球开始平抛的位置O?
入射小球
m1
m2
被碰小球
P
M
N
O?
O
要验证的关系是
因平抛的时间相同，则
故应验证的关系式为:
m1 OP= m1 OM+m2 O?N
m1
m2
O
P
M
N
入射小球
被碰小球
要验证的关系是
因平抛的时间相同，则
故应验证的关系式为:m1 OP= m1 OM+m2 O N
下面我们以上图装置来验证动量守恒定律。
3.实验步骤：
(1) 先用天平测出入射小球、被碰小球质量m1、m2(m1>m2)。
(2)将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。让一个质量较大的小球m1、从斜槽上滚下，跟放在斜槽末端的另一个大小相同、质量较小的小球m2发生正碰。
(3) 在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。
(4) 在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球和被碰小球开始平抛的位置。
O
P
M
N
m1
m2
入射小球
被碰小球
(5) 先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P。
(6) 把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，从上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。
(7)连线：过O和N在纸上作一直线。
(8)测长度：用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。
4.注意事项
①斜槽末端的切线必须水平；
②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；
③选质量较大的小球作为入射小球；以免碰撞后小球反弹;
④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;
⑤要保证对心碰撞，两球必须大小相等。
5.数据处理
本实验运用转换法，即将测量小球做平抛运动的初速度转换成测平抛运动的水平位移；由于本实验仅限于研究系统在碰撞前后动量的关系，所以各物理量的单位不必统一使用国际单位制的单位。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
碰撞前后质量
碰撞前水平距离
碰撞后水平距离
入射小球
m1=45g
OP=44.80cm
OM=35.20cm
被碰小球
m2=7.5g
ON=55.60cm
6.实验记录
分析：两球碰撞前的动量之和：
p＝m1OP＝45.0×44.80g·cm＝2016g·cm，
碰撞后的总动量：
p′＝m1OM＋m2ON＝(45.0×35.20＋7.5×55.60) g·cm
＝2 001g·cm。
结论：在实验误差允许范围内，在斜槽末端两小球组成的系统碰撞时动量守恒。
7．误差分析
(1)系统误差
主要来源于装置本身是否符合要求，即：
①碰撞是否为一维碰撞。
②实验是否满足动量守恒的条件。如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：主要来源于质量和速度的测量。
例1.用下图实验装置验证《动量守恒定律》，a、b球的半径为r，a球的质量m1，b球的质量m2，则下列说法正确的是（ ）
A．小球滚动滑槽必须光滑
B．a球的质量m1应大于b球的质量m2
C．要验证的表达式是m1OB=m1OA+m2OC
D．要验证的表达式是m1OB=m1OA+m2（OC﹣2r）
a
O
B
A
C
b
H
BC
变式训练：入射球碰前的速度以及被碰后的速度可用其运动的水平位移来表示，在图中，M、N、P是小球的落点，下列说法中正确的是（ ）
A．O′是被碰小球碰前其球心在纸上的垂直投影
B．O是碰撞瞬间入射小球的球心在纸上的垂直投影
C．被碰球碰后的速度可用 表示
D．入射球碰前的速度可用 表示
ABC
P
M
N
O?
O
A
B
2r
技法点拨：
O′是被碰小球碰前其球心在纸上的垂直投影，O是碰撞瞬间入射小球的球心在纸上的垂直投影，被碰球碰后的速度较大，因为水平方向上时匀速直线运动，所以飞行距离较远。
研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
误差分析
实验原理
数据处理:本实验运用转换法
实验步骤
再见
学习重点：掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法；
学习难点：掌握实验数据处理的方法,利用实验数据验证动量守恒定律。
思考：研究了气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒，本节来设计验证斜槽末端小球碰撞时的动量守恒，下面两个装置有什么不同点吗？
P
M
N
O
P
M
N
O?
O
1.实验器材：斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。
方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
2.实验原理：用两个大小相同，质量不相等的小球的碰撞来研究动量。
O
P
M
N
m1
m2
入射小球
被碰小球
入射小球发生碰撞前的落地点P。碰撞后入射小球落地点的平均位置M，被碰小球落地点的平均位置N。
P
M
N
O?
O
O
P
M
N
m1
m2
入射小球
被碰小球
入射小球和被碰小球开始平抛的位置相同
P
M
N
O?
O
m1
m2
入射小球
被碰小球
思考：下面两个装置入射小球和被碰小球开始平抛的位置相同吗？
入射小球开始平抛的位置O，被碰小球开始平抛的位置O?
入射小球
m1
m2
被碰小球
P
M
N
O?
O
要验证的关系是
因平抛的时间相同，则
故应验证的关系式为:
m1 OP= m1 OM+m2 O?N
m1
m2
O
P
M
N
入射小球
被碰小球
要验证的关系是
因平抛的时间相同，则
故应验证的关系式为:m1 OP= m1 OM+m2 O N
下面我们以上图装置来验证动量守恒定律。
3.实验步骤：
(1) 先用天平测出入射小球、被碰小球质量m1、m2(m1>m2)。
(2)将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。让一个质量较大的小球m1、从斜槽上滚下，跟放在斜槽末端的另一个大小相同、质量较小的小球m2发生正碰。
(3) 在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。
(4) 在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球和被碰小球开始平抛的位置。
O
P
M
N
m1
m2
入射小球
被碰小球
(5) 先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P。
(6) 把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，从上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。
(7)连线：过O和N在纸上作一直线。
(8)测长度：用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。
4.注意事项
①斜槽末端的切线必须水平；
②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；
③选质量较大的小球作为入射小球；以免碰撞后小球反弹;
④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;
⑤要保证对心碰撞，两球必须大小相等。
5.数据处理
本实验运用转换法，即将测量小球做平抛运动的初速度转换成测平抛运动的水平位移；由于本实验仅限于研究系统在碰撞前后动量的关系，所以各物理量的单位不必统一使用国际单位制的单位。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
碰撞前后质量
碰撞前水平距离
碰撞后水平距离
入射小球
m1=45g
OP=44.80cm
OM=35.20cm
被碰小球
m2=7.5g
ON=55.60cm
6.实验记录
分析：两球碰撞前的动量之和：
p＝m1OP＝45.0×44.80g·cm＝2016g·cm，
碰撞后的总动量：
p′＝m1OM＋m2ON＝(45.0×35.20＋7.5×55.60) g·cm
＝2 001g·cm。
结论：在实验误差允许范围内，在斜槽末端两小球组成的系统碰撞时动量守恒。
7．误差分析
(1)系统误差
主要来源于装置本身是否符合要求，即：
①碰撞是否为一维碰撞。
②实验是否满足动量守恒的条件。如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：主要来源于质量和速度的测量。
例1.用下图实验装置验证《动量守恒定律》，a、b球的半径为r，a球的质量m1，b球的质量m2，则下列说法正确的是（ ）
A．小球滚动滑槽必须光滑
B．a球的质量m1应大于b球的质量m2
C．要验证的表达式是m1OB=m1OA+m2OC
D．要验证的表达式是m1OB=m1OA+m2（OC﹣2r）
a
O
B
A
C
b
H
BC
变式训练：入射球碰前的速度以及被碰后的速度可用其运动的水平位移来表示，在图中，M、N、P是小球的落点，下列说法中正确的是（ ）
A．O′是被碰小球碰前其球心在纸上的垂直投影
B．O是碰撞瞬间入射小球的球心在纸上的垂直投影
C．被碰球碰后的速度可用 表示
D．入射球碰前的速度可用 表示
ABC
P
M
N
O?
O
A
B
2r
技法点拨：
O′是被碰小球碰前其球心在纸上的垂直投影，O是碰撞瞬间入射小球的球心在纸上的垂直投影，被碰球碰后的速度较大，因为水平方向上时匀速直线运动，所以飞行距离较远。
研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
误差分析
实验原理
数据处理:本实验运用转换法
实验步骤
再见