高考物理一輪復(fù)習(xí)-實驗-驗證動量守恒定律課件

實驗(shíyàn)驗證動量守恒定律第一頁，共38頁。實驗(shíyàn)驗證動量守恒定律第一頁，共38頁。1．實驗?zāi)康?驗證動量守恒定律．2．實驗原理 在一維碰撞中，測出物體(wùtǐ)的質(zhì)量m和碰撞前后物體(wùtǐ)的速度v、v′，找出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動量是否守恒．第二頁，共38頁。1．實驗?zāi)康牡诙?，?8頁。3．實驗器材(qìcái) 方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等． 方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等． 方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥． 方案四：斜槽、小球(兩個)、天平、復(fù)寫紙、白紙等．第三頁，共38頁。3．實驗器材(qìcái)第三頁，共38頁。4．實驗步驟 方案(fāngàn)一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗(如圖1所示)圖1第四頁，共38頁。4．實驗步驟圖1第四頁，共38頁。(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(diànyuán)，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(①改變滑塊的質(zhì)量．②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．第五頁，共38頁。(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量．第五頁，共38頁。方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖2所示)(1)測質(zhì)量：用天平(tiānpíng)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．圖2第六頁，共38頁。方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖2所示(4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，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)(chóngfù)實驗．(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒．第七頁，共38頁。第七頁，共38頁。方案三：在光滑桌面上兩車碰撞(pènɡzhuànɡ)完成一維碰撞(pènɡzhuànɡ)實驗(如圖3所示)圖3第八頁，共38頁。方案三：在光滑桌面上兩車碰撞(pènɡzhuànɡ)完成一(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量．(2)安裝(ānzhuāng)：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，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動．(4)測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由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．第九頁，共38頁。(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量．第九頁，共38頁。方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證(yànzhèng)動量守恒定律(如圖4所示)圖4第十頁，共38頁。方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證(yànzhèng)動量守恒(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球．(2)安裝：按照圖4所示安裝實驗裝置．調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平．(3)鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好．記下重垂線所指的位置O.(4)放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面．圓心(yuánxīn)P就是小球落點的平均位置．第十一頁，共38頁。(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入(5)碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生(fāshēng)碰撞，重復(fù)實驗10次．用步驟4的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N.如圖5所示．圖5第十二頁，共38頁。(5)碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽(6)驗證：連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度(chángdù)．將測量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．(7)結(jié)束：整理好實驗器材放回原處．第十三頁，共38頁。第十三頁，共38頁。第十四頁，共38頁。第十四頁，共38頁。第十五頁，共38頁。第十五頁，共38頁。6．注意事項 (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若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一(tóngyī)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(tóngyī)豎直面內(nèi)． ③若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力．第十六頁，共38頁。6．注意事項第十六頁，共38頁。④若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：a．斜槽末端的切線必須水平；b．入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放(shìfàng)；c．選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；d．實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變．(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．第十七頁，共38頁。④若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：第十七頁，共38頁。熱點一實驗原理與操作【典例1】某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖6甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定(wěndìng)地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．第十八頁，共38頁。熱點一實驗原理與操作第十八頁，共38頁。圖6第十九頁，共38頁。圖6第十九頁，共38頁。(1)下面(xiàmian)是實驗的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；第二十頁，共38頁。(1)下面(xiàmian)是實驗的主要步驟：第二十頁，共④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑥先________，然后________，讓滑塊帶動紙帶一起運動；⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖乙所示；⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g；試著完善(wánshàn)實驗步驟⑥的內(nèi)容．(2)已知打點計時器每隔0.02s打一個點，計算可知，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為____________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為________kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)．第二十一頁，共38頁。④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；第二十一頁，共38頁(3)試說明(shuōmíng)(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_________________________________________________.答案(1)接通打點計時器的電源放開滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦第二十二頁，共38頁。(3)試說明(shuōmíng)(2)問中兩結(jié)果不完全相等的【跟蹤短訓(xùn)】1．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)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直(shùzhí)擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖7所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下：圖7第二十三頁，共38頁?！靖櫠逃?xùn)】圖7第二十三頁，共38頁。a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB；b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)；c．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡鎖鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1；e．按下電鈕放開卡鎖，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間(shíjiān)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C、D的運動時間(shíjiān)t1和t2.第二十四頁，共38頁。a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB；第二十四頁，共(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是_____________________.(2)利用上述(shàngshù)測量的物理量，驗證動量守恒定律的表達式是________________________________________________________________________．(3)利用上述(shàngshù)物理量寫出被壓縮彈簧的彈性勢能大小的表達式為________________________________________________．第二十五頁，共38頁。(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是_______________第二十六頁，共38頁。第二十六頁，共38頁。第二十七頁，共38頁。第二十七頁，共38頁。熱點(rèdiǎn)二實驗數(shù)據(jù)處理【典例2】如圖8，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．圖8第二十八頁，共38頁。熱點(rèdiǎn)二實驗數(shù)據(jù)處理圖8第二十八頁，共38(1)實驗中，直接測定(cèdìng)小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量________(填選項前的符號)，間接地解決這個問題．A．小球開始釋放高度hB．小球拋出點距地面的高度HC．小球做平拋運動的射程第二十九頁，共38頁。第二十九頁，共38頁。(2)圖8中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影．實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP.然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰(xiānɡpènɡ)，并多次重復(fù)．接下來要完成的必要步驟是________．(填選項前的符號)A．用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B．測量小球m1開始釋放高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰(xiānɡpènɡ)后平均落地點的位置M、NE．測量平拋射程OM、ON第三十頁，共38頁。(2)圖8中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影．實驗時，先讓(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為________(用(2)中測量的量表示)．(4)經(jīng)測定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地點的平均位置(wèizhi)距O點的距離如圖9所示．碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′，則p1∶p1′＝________∶11；若碰撞結(jié)束時m2的動量為p2′，則p1′∶p2′＝11∶________.圖9第三十一頁，共38頁。(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為______第三十二頁，共38頁。第三十二頁，共38頁。第三十三頁，共38頁。第三十三頁，共38頁。第三十四頁，共38頁。第三十四頁，共38頁?！靖櫠逃?xùn)】2．某同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速直線運動(yùndòng)，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運動(yùndòng)．他設(shè)計的裝置如圖10甲所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz，長木板下墊著薄木片以平衡摩擦力．圖10第三十五頁，共38頁。【跟蹤短訓(xùn)】圖10第三十五頁，共38頁。(1)若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間距(已標在圖上)．A為運動的起點，則應(yīng)選________段來計算A碰前的速度．應(yīng)選________段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)．(2)已測得小車(xiǎochē)A的質(zhì)量m1＝0.4kg，小車(xiǎochē)B的質(zhì)量為m2＝0.2kg，則碰前兩小車(xiǎochē)的總動量為________kg·m/s，碰后兩小車(xiǎochē)的總動量為________kg·m/s.第三十六頁，共38頁。(1)若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測