1.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件高二上學(xué)期物理人教版選擇性(1)2

新人教版選擇性必修一第一章動(dòng)量守恒定律第4節(jié)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿這條直線運(yùn)動(dòng)。這種碰撞叫做一維碰撞。v1m1v2m2v1m1v2=0m2v1=0m1v2=0m2彈簧v1m1v2m2一維碰撞一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證動(dòng)量守恒定律。二、實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前、后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后動(dòng)量是否守恒。實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1.實(shí)驗(yàn)器材氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊（兩個(gè)）、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)利用氣墊導(dǎo)軌使兩滑塊發(fā)生一維碰撞氣墊導(dǎo)軌光電門碰撞滑塊擋光條3.實(shí)驗(yàn)原理（1）質(zhì)量的測(cè)量：天平稱量出滑塊質(zhì)量m1、m2（2）速度的測(cè)量：利用公式測(cè)出碰前m1的速度v1和碰后m1的速度v1′和m2的速度v2′Δx—遮光條寬度Δt—遮光條經(jīng)過光電門的時(shí)間（3）利用加重物來改變滑塊的質(zhì)量（4）不同碰撞情況的實(shí)現(xiàn)：方案一：選取兩個(gè)質(zhì)量相等的滑塊，在兩個(gè)滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架，滑塊碰撞后隨即分開。方案一：選取兩個(gè)質(zhì)量不同的滑塊，在兩個(gè)滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架，滑塊碰撞后隨即分開。方案二：在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，使兩個(gè)滑塊連成一體運(yùn)動(dòng)。如果在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別貼上尼龍拉扣，碰撞時(shí)它們也會(huì)連成一體。方案三：在兩個(gè)滑塊間放置輕質(zhì)彈簧，擠壓兩個(gè)滑塊使彈簧壓縮，并用一根細(xì)線將兩個(gè)滑塊固定。燒斷細(xì)線，彈簧彈開后落下，兩個(gè)滑塊由靜止向相反方向運(yùn)動(dòng)。思考：1.如果物體碰撞后的速度方向與原來方向相反，應(yīng)該怎樣記錄？2.以上各種情況，碰撞前后物體的動(dòng)能之和有什么變化？設(shè)法驗(yàn)證你的猜想。4.實(shí)驗(yàn)步驟(4)使兩滑塊依次發(fā)生上圖三種碰撞情況，計(jì)算滑塊碰撞前后的速度。(1)用天平測(cè)量?jī)苫瑝K的質(zhì)量m1、m2，填入預(yù)先設(shè)計(jì)好的表格中。(2)安裝光電門，使兩個(gè)光電門之間的距離約為50cm。(6)整理實(shí)驗(yàn)儀器，數(shù)據(jù)處理，尋找守恒量。(5)改變滑塊質(zhì)量，重復(fù)步驟(4)。(3)導(dǎo)軌通氣后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上保持不動(dòng)。1.實(shí)驗(yàn)之前需要將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平；注意事項(xiàng)2.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該確保發(fā)生的是一維碰撞；3.測(cè)量擋光片的寬度時(shí)應(yīng)盡量減小誤差；實(shí)驗(yàn)2研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒研究?jī)蓚€(gè)小球在斜槽末端發(fā)生碰撞的情況，測(cè)出兩球的質(zhì)量以及它們每次碰撞前后的速度，就可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律斜槽（末端水平）兩個(gè)小球復(fù)寫紙白紙?zhí)炱?、刻度尺、重垂線測(cè)出小球落點(diǎn)的水平距離可根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算出小球的水平初速度。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想巧妙之處在于用長(zhǎng)度測(cè)量代替速度測(cè)量。落點(diǎn)確定：hPMNOm1m2圓心即為小球平均落點(diǎn)1.先用天平稱量出兩個(gè)小球的質(zhì)量mA、mB。3.在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙。2.安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，注意使實(shí)驗(yàn)器的斜槽末端點(diǎn)的切線水平。4.在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射小球mA碰撞前球心的豎直投影點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)步驟5.先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一位置處?kù)o止?jié)L下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射小球不碰撞時(shí)的落地點(diǎn)。圓心即為小球平均落點(diǎn)實(shí)驗(yàn)步驟6.把被碰小球放在斜槽軌道末端，讓入射小球從同一位置靜止?jié)L下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次，同理求出入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N。7.用刻度尺測(cè)出線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的水平位移數(shù)值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。實(shí)驗(yàn)步驟1.斜槽末端要切線要水平；2.每次小球下滑要從同一位置處由靜止釋放；

3.要保證對(duì)心碰撞，兩球必須半徑相同，質(zhì)量不同（如鐵球碰鋁球）；4.小球的諸多落點(diǎn)要用用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)都圈在里面，該小圓的圓心即為小球的平均落點(diǎn)；注意事項(xiàng)5.用m1OP＝m1OM＋m2ON驗(yàn)證時(shí)，兩小球的質(zhì)量和水平位移不能錯(cuò)位各物體落點(diǎn)唯一被確定：最近的落點(diǎn)為入射球碰后落點(diǎn)；最遠(yuǎn)落點(diǎn)為被碰球落點(diǎn)；中間的為入射球無碰撞落點(diǎn)

。（碰撞后速度要符合物理情景，碰后未反向，后減前增，且V后＜V前）二、用平拋演示儀裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課堂總結(jié)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的方法研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒m1·OP=m1·OM+m2·ON成立，則動(dòng)量守恒；反之，動(dòng)量不守恒利用天平測(cè)量小球質(zhì)量研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒利用天平測(cè)量滑塊質(zhì)量利用光電門測(cè)量物體碰撞前后速度通過計(jì)算可判斷碰撞過程動(dòng)量是否守恒當(dāng)堂檢測(cè)1.

用如圖所示的裝置可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架，它們的上端裝有等寬的擋光片。（1）實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平：在軌道上只放滑塊A，輕推一下滑塊A，其通過光電門Ⅰ和光電門Ⅱ的時(shí)間分別為t1、t2，當(dāng)t1

t2（選填“>”“=”或“<”）時(shí)說明氣墊導(dǎo)軌水平。（2）滑塊A靜置于光電門Ⅰ的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當(dāng)位置。給A一個(gè)向右的初速度，通過光電門Ⅰ的時(shí)間為?t1，A與B碰撞后A再次通過光電門Ⅰ的時(shí)間為?t2，滑塊B通過光電門Ⅱ的時(shí)間為Δt3。為完成該實(shí)驗(yàn)，還必需測(cè)量的物理量有

。A.擋光片的寬度d

B.滑塊A的總質(zhì)量m1C.滑塊B的總質(zhì)量m2

D.光電門Ⅰ到光電門Ⅱ的間距L（3）若滑塊A和B在碰撞的過程中動(dòng)量守恒，則應(yīng)該滿足的表達(dá)式為

。（用已知量和測(cè)量量表示）=BC2.為了驗(yàn)證“兩小球碰撞過程中的動(dòng)量守恒”，某同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行了如下的操作：①將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立于靠近槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；②將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x并固定，再使小球a從原固定點(diǎn)由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡P；（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，選擇入射球ma、被碰球mb時(shí)，應(yīng)該使ma

mb（選填“大于”“等于”或“小于”）。（2）小球a和b發(fā)生碰撞后，小球a在圖中白紙上撞擊痕跡應(yīng)是

點(diǎn)。（3）小球a下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（選填“會(huì)”或“不會(huì)”）產(chǎn)生影響。（4）用本實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的物理量來驗(yàn)證兩小球碰撞過程中動(dòng)量守恒，其表達(dá)式為

。（用ma、mb、yM、yP、yN表示）③把小球b靜止放在斜槽軌道的水平段的最右端，讓小球a仍從原固定點(diǎn)由靜止釋放，和小球b相碰后，兩小球撞到木板并在白紙上留下痕跡M和N；④用天平測(cè)出a、b兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為ma和mb，用刻度尺測(cè)量白紙上O點(diǎn)到M、P、N三點(diǎn)的距離分別為yM、yP和yN。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題：大于N不會(huì)解析：（1）為防止碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即ma>mb。（2）（4）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)木板與拋出點(diǎn)之間的距離為x，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：水平方向：豎直方向：解得：碰撞前，小球a落在題圖中的P點(diǎn)，設(shè)