修3-5 實驗 驗證動量守恒定律(基本實驗要求,實驗熱點聚焦,38張PPT)

1、基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦實驗驗證動量守恒定律實驗驗證動量守恒定律基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦1實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康尿炞C動量守恒定律驗證動量守恒定律2實驗原理實驗原理在一維碰撞中，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，找出碰撞前的動量，找出碰撞前的動量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恒，看碰撞前后動量是否守恒基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦3實驗器材實驗器材方案一方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑

2、塊(兩個兩個)、重、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等等方案二：方案二：帶細(xì)線的擺球帶細(xì)線的擺球(兩套兩套)、鐵架臺、天平、量角器、鐵架臺、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等坐標(biāo)紙、膠布等方案三：方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個兩個)、天平、撞針、橡皮泥天平、撞針、橡皮泥方案四：方案四：斜槽、小球斜槽、小球(兩個兩個)、天平、復(fù)寫紙、白紙等、天平、復(fù)寫紙、白紙等基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦4實驗步驟實驗步驟方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成

3、一維碰撞實驗(如圖如圖1所示所示)圖圖1基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(1)測質(zhì)量：測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量用天平測出滑塊質(zhì)量(2)安裝：安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌正確安裝好氣墊導(dǎo)軌(3)實驗：實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各接通電源，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種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量改變滑塊的質(zhì)量改變滑塊改變滑塊的初速度大小和方向的初速度大小和方向)(4)驗證：驗證：一維碰撞中的動量守恒一維碰撞中的動量守恒基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗方案二：利用

4、等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如如圖圖2所示所示)(1)測質(zhì)量：測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2.(2)安裝：安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來(3)實驗：實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰碰圖圖2基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(4)測速度：測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對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，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、應(yīng)小球的速度(5)改變條件：改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗改變碰撞條件，重復(fù)實驗(6)驗證：驗證：一維碰撞中的動量守恒一維碰撞中的動量守恒基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(如圖如圖3所所示示)圖圖3基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(1)測質(zhì)量：測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量用天平測出兩小車的質(zhì)量(2)安裝：安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿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過打點計時器，連在小車的

6、后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥上撞針和橡皮泥(3)實驗：實驗：接通電源，讓小車接通電源，讓小車A運(yùn)動，小車運(yùn)動，小車B靜止，兩車碰撞靜止，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：測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由v算出算出速度速度(5)改變條件：改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗改變碰撞條件，重復(fù)實驗(6)驗證：驗證：一維碰撞中的動量守恒一維碰撞中的動量守恒基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律方案四：利用斜槽上滾下的小球驗

7、證動量守恒定律(如圖如圖4所所示示)圖圖4基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(1)測質(zhì)量：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為入射小球(2)安裝：安裝：按照圖按照圖4所示安裝實驗裝置調(diào)整固定斜槽使斜槽所示安裝實驗裝置調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平底端水平(3)鋪紙：鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好記下白紙在下，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重垂線所指的位置O.(4)放球找點：放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)定

8、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的小球落點圈在里面圓心P就是小球落點的平均位置就是小球落點的平均位置基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(5)碰撞找點：碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從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)生碰撞，重復(fù)實驗斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次用步驟次用步驟4的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置的方法，標(biāo)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和被撞小球落點的平均位置N.如圖如圖5所示所示圖圖5基本實驗要求

9、基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(6)驗證：驗證：連接連接ON，測量線段，測量線段OP、OM、ON的長度將測量的長度將測量數(shù)據(jù)填入表中最后代入數(shù)據(jù)填入表中最后代入m1OPm1OMm2ON，看在，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立誤差允許的范圍內(nèi)是否成立(7)結(jié)束：結(jié)束：整理好實驗器材放回原處整理好實驗器材放回原處基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦6注意事項注意事項(1)前提條件前提條件碰撞的兩物體應(yīng)保證碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平水平”和和“正碰正碰”(2)方案提醒方案提醒若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行

10、實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用若利用氣墊導(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)軌水平水平儀確保導(dǎo)軌水平若利用擺球進(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)應(yīng)在同一豎直面內(nèi)若利用長木板進(jìn)行實驗，可在長木板下墊一小木片用以若利用長木板進(jìn)行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力平衡摩擦力基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：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；斜槽末端的切線必

11、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；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；c選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；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持不變(3)探究結(jié)論探究結(jié)論尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦熱點一實驗原理與操作熱點一實驗原理與操作【典例典例1】 某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞探究碰撞中的不變量中的不變量”的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置

12、如圖的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖6甲所示，所用甲所示，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)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壙哲壍膬蓚€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(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌塊穩(wěn)定地漂浮在導(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之間的摩擦而引起的誤差基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦圖圖6基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(1

13、)下面是實驗的主要步驟：下面是實驗的主要步驟：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；平；向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；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)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；水平方向；基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦使滑塊使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈

14、射架上的橡皮繩；擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先先_，然后，然后_，讓滑塊帶動紙帶一起運(yùn)動；，讓滑塊帶動紙帶一起運(yùn)動；取下紙帶，重復(fù)步驟取下紙帶，重復(fù)步驟，選出較理想的紙帶如圖乙所，選出較理想的紙帶如圖乙所示；示；測得滑塊測得滑塊1(包括撞針包括撞針)的質(zhì)量為的質(zhì)量為310 g，滑塊，滑塊2(包括橡皮泥包括橡皮泥)的質(zhì)量為的質(zhì)量為205 g；試著完善實驗步驟；試著完善實驗步驟的內(nèi)容的內(nèi)容(2)已知打點計時器每隔已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知，兩滑塊打一個點，計算可知，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為相互作用前質(zhì)量與速

15、度的乘積之和為_kgm/s；兩 滑 塊 相 互 作 用 以 后 質(zhì) 量 與 速 度 的 乘 積 之 和 為兩 滑 塊 相 互 作 用 以 后 質(zhì) 量 與 速 度 的 乘 積 之 和 為_kgm/s(保留三位有效數(shù)字保留三位有效數(shù)字)基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦( 3 ) 試 說 明試 說 明 ( 2 ) 問 中 兩 結(jié) 果 不 完 全 相 等 的 主 要 原 因 是問 中 兩 結(jié) 果 不 完 全 相 等 的 主 要 原 因 是_.答案答案(1)接通打點計時器的電源放開滑塊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紙帶與打點計

16、時器的限位孔有摩擦基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦【跟蹤短訓(xùn)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和和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和和B來驗證動量守恒定律，實驗來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖裝置如圖7所示所示(彈簧的長度忽略不計彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟，采用的實驗步驟如下：如下：圖圖7基本實驗

17、要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦a用天平分別測出滑塊用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量的質(zhì)量mA、mB；b調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)；調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)；c在在A和和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡鎖鎖定，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；靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；d用刻度尺測出用刻度尺測出A的左端至的左端至C板的距離板的距離L1；e按下電鈕放開卡鎖，同時使分別記錄滑塊按下電鈕放開卡鎖，同時使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動時間運(yùn)動時間的計時器開始工作當(dāng)?shù)挠嫊r器開始工作當(dāng)A、B滑塊分別碰撞滑塊分別碰撞C、D擋板時停止擋板時停止計時，記下計時，記下A、

18、B分別到達(dá)分別到達(dá)C、D的運(yùn)動時間的運(yùn)動時間t1和和t2.基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是實驗中還應(yīng)測量的物理量是_.(2)利用上述測量的物理量，驗證動量守恒定律的表達(dá)式是利用上述測量的物理量，驗證動量守恒定律的表達(dá)式是_(3)利用上述物理量寫出被壓縮彈簧的彈性勢能大小的表達(dá)式利用上述物理量寫出被壓縮彈簧的彈性勢能大小的表達(dá)式為為_基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦熱點二實驗數(shù)據(jù)處理熱點二實驗數(shù)據(jù)處理【典例典例2】 如圖如圖8，用，用“碰撞

19、實驗器碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定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)律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系系圖圖8基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量是，可以通過僅測量_(填選項前的符號填選項前的符號)，間接地解，間接地解決這個問題決這個問題A小球開始釋放高度小球開始釋放高度hB小球拋出點距地面的高度小球拋出點距地面的高度HC小球做平拋運(yùn)動的射程小球做平拋運(yùn)動的射程基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(2)

20、圖圖8中中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影實驗時，點是小球拋出點在地面上的垂直投影實驗時，先讓入射球先讓入射球m1多次從斜軌上多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置地點的位置P，測量平拋射程，測量平拋射程OP.然后，把被碰小球然后，把被碰小球m2靜置靜置于軌道的水平部分，再將入射球于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上從斜軌上S位置靜止釋位置靜止釋放，與小球放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)相碰，并多次重復(fù)接下來要完成的必要步驟是接下來要完成的必要步驟是_(填選項前的符號填選項前的符號)A用天平測量兩個小球的質(zhì)量用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B測量小球

21、測量小球m1開始釋放高度開始釋放高度hC測量拋出點距地面的高度測量拋出點距地面的高度HD分別找到分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置相碰后平均落地點的位置M、NE測量平拋射程測量平拋射程OM、ON基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為_(用用(2)中測量的量表示中測量的量表示)(4)經(jīng)測定，經(jīng)測定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點的平均位置，小球落地點的平均位置距距O點的距離如圖點的距離如圖9所示碰撞前、后所示碰撞前、后m1的動量分別為的動量分別為p1與與p1，則，則p1p1_1

22、1；若碰撞結(jié)束時；若碰撞結(jié)束時m2的動量的動量為為p2，則，則p1p211_.圖圖9基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦基本實驗要求基本實驗要求實驗熱點聚焦實驗熱點聚焦【跟蹤短訓(xùn)跟蹤短訓(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：在小車的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做使之做勻速直線運(yùn)動，然后與原來靜止在前方的小車勻速直線運(yùn)動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動他設(shè)計的裝置如圖合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動他設(shè)