高三一輪優(yōu)秀物理課件《實驗驗證動量守恒定律》

1、第第2 2講講 實驗實驗 驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律1驗證一維碰撞中的動量守恒驗證一維碰撞中的動量守恒2探究一維彈性碰撞的特點(diǎn)探究一維彈性碰撞的特點(diǎn)在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度和碰撞前后物體的速度v、v，找出碰撞前的，找出碰撞前的動量動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前后動量是否守，看碰撞前后動量是否守恒恒方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等方案三：光滑長木板、打點(diǎn)計時

2、器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小銅球兩個、重垂線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗 1測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量 2安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌 3實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量改變滑塊的初速度大小和方向) 4驗證：一維碰撞中的動量守恒 方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗 1測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2. 2安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來 3實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰 4測速度：可以測量小球

3、被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度 5改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗 6驗證：一維碰撞中的動量守恒 方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗 1測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量 2安裝：將打點(diǎn)計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥 3實驗：接通電源，讓小車A運(yùn)動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運(yùn)動 4測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點(diǎn)間的距離及時間由v算出速度 5改變條件：改變碰撞條件、重復(fù)實驗 6驗證：一維碰撞中的動量守恒方案四：碰撞前后的速度

4、測量是實驗中誤差的主要來源，若采用下列實驗方法可避免速度的測量如圖121所示，將質(zhì)量分別為m1和m2的兩小球發(fā)生正碰，若碰前m1運(yùn)動，m2靜止，且m1m2，根據(jù)動量守恒定律應(yīng)有：m1v1m1v1m2v2.因小球從斜槽末端飛出后做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動的知識可知，小球下落高因小球從斜槽末端飛出后做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動的知識可知，小球下落高度相同，則飛行時間相同，若用飛行時間作時間單位，則水平速度大小就等度相同，則飛行時間相同，若用飛行時間作時間單位，則水平速度大小就等于小球飛出的水平距離，則動量守恒時應(yīng)有：于小球飛出的水平距離，則動量守恒時應(yīng)有： 1系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：(

5、1)碰撞是否為一維碰撞(2)實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力2偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量3改進(jìn)措施：(1)設(shè)計方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動量守恒的條件(2)采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差1前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”2方案提醒：(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平(2)若利用擺球進(jìn)行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)(3)若利用長木板進(jìn)行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力若利用長

6、木板進(jìn)行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力(4)若利用斜槽進(jìn)行實驗，入射球質(zhì)量應(yīng)大于被碰球質(zhì)量，且入射球每次都必若利用斜槽進(jìn)行實驗，入射球質(zhì)量應(yīng)大于被碰球質(zhì)量，且入射球每次都必須從斜槽軌道同一位置由靜止釋放須從斜槽軌道同一位置由靜止釋放3探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變 【例1】 如圖122所示為實驗室中驗證動量守恒的實 驗裝置示意圖 (1)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì) 量為m2，半徑為r2，則() A m1 m2， r1 r2 Bm1m2，r1r2 C m1 m2， r1 r2 Dm1m2，r1r2(

7、2)為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是_(填下列對應(yīng)的字母)A直尺B游標(biāo)卡尺C天平D彈簧秤E秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，則關(guān) 系 式 ( 用 m1、 m2及 圖 中 字 母 表示)_成立，即表示碰撞中動量守恒解析：解析：(1)兩小球要選等大的，且入射小球的質(zhì)量應(yīng)大些，故選兩小球要選等大的，且入射小球的質(zhì)量應(yīng)大些，故選C.(2)該實驗必須測出兩球平拋的水平位移和質(zhì)量，故必須用到直尺和天平，該實驗必須測出兩球平拋的水平位移和質(zhì)量，故必須用到直尺和天平，因兩球平拋起點(diǎn)相同，不用測小球直徑，故用不到因兩球平拋起點(diǎn)相同，不用測小球直徑

8、，故用不到B.(3)因平拋落地時間相同，可用水平位移代替速度，故關(guān)系式為因平拋落地時間相同，可用水平位移代替速度，故關(guān)系式為 答案：答案：(1)C(2)AC(3)【例2】 氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間 形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動可視為沒有摩 擦我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來探究碰撞中 的不變量，實驗裝置如圖123所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗 步驟如下：a用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mBb調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平c在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上d用刻度尺測

9、出A的左端至C板的距離L1e按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動時間的計時器開始工作當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動時間t1和t2(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是_；(2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，得出關(guān)系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量mv的矢量和，上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是_；(3)利用上述實驗數(shù)據(jù)能否測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大??？如能，請寫出表達(dá)式解答：(1)要測量B的速度必須要先測出B的位移和發(fā)生該位移所用時間，故還應(yīng)測量的物理量為B的右端至D板的距離L2.(2)因為碰撞之前兩物體都靜止即總動量為零，所以要得出守恒的量是mv的矢量和，