2021-2022高中創(chuàng)新設計物理粵教版選修3-5課件：實驗　驗證動量守恒定律

1、實驗驗證動量守恒定律,目標定位1.明確驗證動量守恒定律的原理和基本思路.2.掌握直線運動物體速度的測量方法,一、實驗原理 為了使問題簡化，這里研究兩個物體的碰撞，且碰撞前兩物體沿同一直線運動，碰撞后仍沿該直線運動 1設兩個物體的質量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1、v2，如果速度與我們規(guī)定的正方向相同取正值，相反取負值 根據(jù)實驗求出兩物體碰前總動量pm1v1m2v2，碰后總動量pm1v1m2v2，看p與p是否相等，從而驗證動量守恒定律,2實驗設計需要考慮的問題： (1)如何保證碰撞前、后兩物體速度在同一條直線上 (2)如何測定碰撞前、后兩物體的速度,二、實

2、驗案例氣墊導軌上的實驗 氣墊導軌、氣泵、光電計時器、天平等 氣墊導軌裝置如圖1所示，由導軌、滑塊、擋光片、光電門等組成，在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向導軌空腔內(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)定地漂浮在導軌上(如圖2所示)，這樣大大減小了由摩擦產(chǎn)生的影響,圖1,圖2,天平,光電計時器,預習完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中,實驗步驟 1如圖2所示調節(jié)氣墊導軌，使其水平是否水平可按如下方法檢查：打開氣泵后，導軌上的滑塊應該能保持靜止 2按說明書連接好數(shù)字計時器與光電門 3如圖3所示，把中間夾有彎形彈簧片的兩滑塊置于光電門中間保持靜止，燒斷拴彈簧片的

3、細線，測出兩滑塊的質量和速度，將實驗結果記入設計好的表格中,圖3,4如圖4所示，在滑塊上安裝好彈性碰撞架將兩滑塊從左、右以適當?shù)乃俣冉?jīng)過光電門后在兩光電門中間發(fā)生碰撞，碰撞后分別沿各自碰撞前相反的方向運動再次經(jīng)過光電門，光電計時器分別測出兩滑塊碰撞前后的速度測出它們的質量后，將實驗結果記入相應表格中 圖4,5如圖5所示，在滑塊上安裝好撞針及橡皮泥，將裝有橡皮泥的滑塊停在兩光電門之間，裝有撞針的滑塊從一側經(jīng)過光電門后兩滑塊碰撞，一起運動經(jīng)過另一光電門，測出兩滑塊的質量和速度，將實驗結果記入相應表格中 圖5,6根據(jù)上述各次碰撞的實驗數(shù)據(jù)尋找物體碰撞中動量變化的規(guī)律 氣墊導軌實驗數(shù)據(jù)記錄表,實驗結論

4、：碰撞前后兩滑塊的動量之和保持不變，即碰撞中兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒,典例分析 【例1】現(xiàn)利用圖6(a)所示的裝置驗證動量守恒定律在圖(a)中，氣墊導軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側帶有一彈簧片，左側與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊B左側也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間,圖6,答案見解析,例2】某同學利用氣墊導軌做“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗，氣墊導軌裝置如圖7所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架、光電門等組成 圖7,1)下面是實驗的主要步驟： 安裝好氣墊導軌，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平； 向氣墊導軌通入壓縮空

5、氣； 接通光電計時器； 把滑塊2靜止放在氣墊導軌的中間； 滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩； 釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門后依次被制動,讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為滑塊1通過光電門1的擋光時間t110.01 ms，通過光電門2的擋光時間t249.99 ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間t38.35 ms； 測出擋光片的寬度d5 mm，測得滑塊1(包括撞針)的質量為m1300 g，滑塊2(包括彈簧)質量為m2200 g； (2)數(shù)據(jù)處理與實驗結論： 實驗中氣墊導軌的作用是： A._， B_,碰撞前滑塊1的速度v1為_m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為_m/s；滑塊2的速度v3為_m/s；(結果保留兩位有效數(shù)字) 在誤差允許的范圍內(nèi)，通過本實驗，同學們可以探究出碰撞前后系統(tǒng)的總動量和總動能如何變化？通過對實驗數(shù)據(jù)的分析說明理由 a_；b._,答