實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（高中物理教學(xué)課件）

04.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律圖片區(qū)問題：動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容是什么答：如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。問題：動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是什么：?jiǎn)栴}：動(dòng)量守恒定律的條件是什么：①系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零②雖然受外力不為零，但內(nèi)力>>外力，且作用時(shí)間極短③雖然受外力不為零，但某方向上不受外力，則該方向動(dòng)量守恒問題：實(shí)驗(yàn)室要用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？需要哪些器材，測(cè)量哪些物理量，如何測(cè)量？簡(jiǎn)單可行：兩個(gè)物體碰撞前后均沿同一直線運(yùn)動(dòng)，這種碰撞稱為正碰，也叫作對(duì)心碰撞或一維碰撞滿足條件：使系統(tǒng)不受外力所受外力的矢量和為零或近似為零實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：氣墊導(dǎo)軌，軌道小車，彈簧，斜槽小球，單擺……實(shí)驗(yàn)測(cè)量：質(zhì)量

天平，速度

利用光電門、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、平拋規(guī)律、能量守恒等……測(cè)質(zhì)量：測(cè)速度：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。若滿足：，則動(dòng)量守恒m1m2天平d/Δt方案一.氣墊導(dǎo)軌碰撞后分開測(cè)質(zhì)量：測(cè)速度：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。若滿足：，則動(dòng)量守恒天平d/Δtm1m2方案一.氣墊導(dǎo)軌碰撞后粘在一起測(cè)質(zhì)量：測(cè)速度：原來連在一起的兩個(gè)物體，由于相互之間具有排斥的力而分開，這也可視為一種碰撞。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)。若滿足：，則動(dòng)量守恒天平d/Δtm1m2方案一.氣墊導(dǎo)軌氣墊導(dǎo)軌上滑塊的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)，斜槽（帶重錘線），兩個(gè)小球（m1>m2），木板，白紙，復(fù)寫紙，天平，圓規(guī)，刻度尺，筆實(shí)驗(yàn)步驟：調(diào)節(jié)軌道末端水平，記錄重錘線正下方O點(diǎn)位置，先將m1從某一高度靜止釋放，打下P點(diǎn)（重復(fù)10次），再將m2放在斜槽末端，用m1從之前同一高度靜止釋放去碰撞分別打下M和N點(diǎn)（重復(fù)10次），把三個(gè)位置的10個(gè)痕跡用最小的圓圈出來，圓心表示平均落點(diǎn)，測(cè)量OP，OM，ON距離，若滿足，則動(dòng)量守恒。m1m2方案二.斜槽小球如圖若斜槽帶支架，m1和m2由于不是同一個(gè)地方做一平拋運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式應(yīng)為：方案二.斜槽小球?qū)嶒?yàn)器材：軌道(或木板)，兩輛小車(m1帶撞針、m2帶像皮泥)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，交流電源，紙帶，刻度尺，筆實(shí)驗(yàn)步驟：安裝器材，調(diào)節(jié)軌道平衡摩擦力，給m1一個(gè)初速度去撞擊帶橡皮泥的m2，撞完后兩輛車粘在一起運(yùn)動(dòng)，測(cè)量紙帶上的距離算出碰前碰后的速度v1、v2，，若滿足：

，則動(dòng)量守恒。m1m2方案三.軌道小車燒斷細(xì)線若滿足，則動(dòng)量守恒，注意本實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量高度。m1m2x1x2hh方案四.彈簧小球條件：（m1<m2）m1拉到某一高度（對(duì)應(yīng)夾角θ）靜止釋放，m1運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)撞擊靜止的m2，測(cè)出之后兩球上升的最大高度對(duì)應(yīng)夾角（α、β），若滿足：則動(dòng)量守恒。αθβm1m2m1m2LLLL方案五.單擺碰撞例1.如圖甲，長(zhǎng)木板的一端墊有小木塊，可以微調(diào)木板的傾斜程度，以平衡摩擦力，使小車能在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。小車A前端貼有橡皮泥，后端連一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后，讓小車A以某速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，與置于木板上靜止的小車B相碰并粘在一起，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，得到的紙帶如圖乙所示，已將各計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離標(biāo)在圖上。（1）圖中的數(shù)據(jù)有AB、BC、CD、DE四段，計(jì)算小車A碰撞前的速度大小應(yīng)選哪段？計(jì)算兩車碰撞后的速度大小應(yīng)選哪段？為什么？（2）若小車A的質(zhì)量為0.4kg，小車B的質(zhì)量為0.2kg，根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，碰前兩小車的總動(dòng)量是多少？碰后兩小車的總動(dòng)量是多少？碰撞前BC，碰撞后DE（AB在加速，CD是碰撞中速度在變）碰撞前0.6848kg·m/s碰撞后0.6840kg·m/s典型例題例2.兩位同學(xué)用如圖甲所示裝置，通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來“探究碰撞中的不變量”。（1）實(shí)驗(yàn)中必須滿足的條件是________。A.斜槽軌道盡量光滑以減小誤差B.斜槽軌道末端的切線必須水平C.入射球A每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下D.兩球的質(zhì)量必須相等（2）測(cè)量所得入射球A的質(zhì)量為mA，被碰撞小球B的質(zhì)量為mB，圖甲中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球A從斜軌上的起始位置由靜止釋放，找到其平均落點(diǎn)的位置P，測(cè)得平拋射程為OP；再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，與小球B相撞，分別找到球A和球B相撞后的平均落點(diǎn)M、N，測(cè)得平拋射程分別為OM和ON。根據(jù)課堂探究的不變量，本實(shí)驗(yàn)中表示碰撞前后不變量的表達(dá)式應(yīng)為：

。BCmAOP=mAOM+mBON典型例題（3）乙同學(xué)也用上述兩球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改裝：如圖乙所示，將白紙、復(fù)寫紙固定在豎直放置的木條上，用來記錄實(shí)驗(yàn)中球A、球B與木條的撞擊點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先將木條豎直立在軌道末端右側(cè)并與軌道接觸，讓入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，撞擊點(diǎn)為B′；然后將木條平移到圖中所示位置，入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，確定其撞擊點(diǎn)P′；再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，與球B相撞，確定球A和球B相撞后的撞擊點(diǎn)分別