【高中物理】實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件 2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第節(jié)4高中物理選擇性必修一第一章實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

動(dòng)量守恒定律的適用條件是系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0。因我們生活中常見的碰撞近似滿足動(dòng)量守恒的條件，故我們可以通過碰撞實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。知識(shí)回顧問題1：該代數(shù)運(yùn)算驗(yàn)證式成立的前提是？問題２：什么是一維碰撞？問題3：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，保證為一維碰撞？問題4：如何處理矢量的方向呢？問題5：測(cè)量碰撞前后物體的速度有哪些方法？想一想規(guī)定正方向碰撞是一維打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)勻速過程的速度、平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，光電門計(jì)時(shí)器用軌道、斜槽、氣墊導(dǎo)軌動(dòng)量守恒驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)思路氣墊導(dǎo)軌碰撞滑塊光電門L導(dǎo)軌水平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。擋光條一、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒(1)質(zhì)量的測(cè)量：用_____測(cè)量.(2)速度的測(cè)量：v＝___，式中的d為滑塊上擋光板的___，Δt為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊上的擋光板經(jīng)過_______的時(shí)間.天平寬度光電門一、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒2.數(shù)據(jù)測(cè)量：mA＞mB,運(yùn)動(dòng)滑塊A撞擊靜止滑塊B。兩靜止滑塊被彈簧彈開，一個(gè)向左，一個(gè)向右

運(yùn)動(dòng)滑塊A撞擊靜止滑塊B，撞后兩者粘在一起。彈性碰撞架mAv1=mA·v2+mBv3mAv=(mA+mB)v共0=mAvA-mBvB(3)碰撞情景的實(shí)現(xiàn)：一、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒3.實(shí)驗(yàn)步驟：結(jié)論:碰撞前兩小球的動(dòng)量之和等于碰撞后兩小球的動(dòng)量之和。一、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒4.數(shù)據(jù)分析：1.實(shí)驗(yàn)之前需要將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平；2.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該確保發(fā)生的是一維碰撞；5.注意事項(xiàng)：一、研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)器材被碰小球斜槽（末端水平）入射小球復(fù)寫紙白紙重垂線天平（測(cè)小球質(zhì)量）、刻度尺(測(cè)水平位移）二、研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1、質(zhì)量和半徑條件：

入射球質(zhì)量大于被碰球質(zhì)量，m1＞m2（防止A球反彈）r1=r2（保證對(duì)心碰撞）4.平均落點(diǎn)確定方法：實(shí)驗(yàn)原理3、水平位移測(cè)量：測(cè)球心在水平地面的投影到各小球平均落點(diǎn)的距離斜槽末端切向水平h2、驗(yàn)證原理式：m1v=m1v1+m2v2思想方法：等效替代計(jì)算式：m1OP=m1OM+m2ON圓心即為小球平均落點(diǎn)實(shí)驗(yàn)演示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）驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（2）數(shù)據(jù)測(cè)量：由m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'知，需測(cè)質(zhì)量和速度（3）實(shí)驗(yàn)方案（1）實(shí)驗(yàn)思路：

利用一維內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力碰撞的方式，驗(yàn)證動(dòng)量守恒①氣墊導(dǎo)軌光電門法②平拋運(yùn)動(dòng)替代法課堂總結(jié)課堂練習(xí)1.在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時(shí)，左側(cè)滑塊質(zhì)量m1=200g，右側(cè)滑塊質(zhì)量m2=160g，擋光片寬度為3.00cm，兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細(xì)線連在一起，如圖所示。開始時(shí)兩滑塊靜止，燒斷細(xì)線后，兩滑塊分別向左、右方向運(yùn)動(dòng)．擋光片通過光電門的時(shí)間分別為Δt1=0.30s，Δt2=0.24s．則兩滑塊的速度分別為v1′=________m/s，v2′=_______m/s．燒斷細(xì)線前m1v1＋m2v2=______kg·m/s，燒斷細(xì)線后m1v1′＋m2v2′=__________kg·m/s?？傻玫降慕Y(jié)論是_________________．2．如圖所示為“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，下面是本實(shí)驗(yàn)中涉及到的部分物理量∶入射球釋放時(shí)的高度h小球離開斜槽末端平拋的高度H平拋的水平位移:OP、OQ、OR（1）在以上幾個(gè)量中必須測(cè)量的是OP、OQ、__________（填表示物理量的符號(hào)）。實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是入射小球的質(zhì)量m1和_____________________。（2）實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的表達(dá)式為__________________________。（用上邊的符號(hào)表示）（3）下列哪些做法有助于完成實(shí)驗(yàn)，減小實(shí)驗(yàn)誤差__________。A．實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)調(diào)整斜槽，使其末端點(diǎn)的切線水平B．讓入射小球的直徑大于被碰小球的直徑C．改變?nèi)肷湫∏蚧碌母叨萮，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，通過多次測(cè)量取平均值確定水平位移D．注意在實(shí)驗(yàn)中不能移動(dòng)地面上所鋪白紙的位置ORAD被碰小球質(zhì)量m23．用圖甲所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在長木板右端下面墊放小木片，補(bǔ)償阻力。小車P的前端粘有橡皮泥，后端連著紙帶。接通電源，輕推小車P使之運(yùn)動(dòng)，小車P運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，與原來靜止的小車Q相碰，并粘合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。（已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz）（1）兩車碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示。測(cè)得小車P的質(zhì)量（包含橡皮泥）mP=0.40kg，小車Q的質(zhì)量mQ=0.10kg，由以上數(shù)據(jù)求得碰前系統(tǒng)總動(dòng)量為_______kg·m/s，碰后系統(tǒng)總動(dòng)量為______kg·m/s。（均保留兩位有效數(shù)字）（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_______________________________________。0.220.21在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后P、Q總動(dòng)量守恒

3.如圖所示,利用氣墊導(dǎo)軌和光電門研究碰撞中的不變量,已知兩遮光片的寬度相同都為L,兩滑塊質(zhì)量分別為mA和mB,開始時(shí)滑塊A和B相向運(yùn)動(dòng),經(jīng)過光電門的時(shí)間各自為tA和

tB，碰撞后，滑塊B和A先后以

tB′和

tA′經(jīng)過右側(cè)光電門，如果實(shí)驗(yàn)中測(cè)出碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量和速度乘積之和保持不變，則可用題中條件寫出所滿足的關(guān)系式是：_____________。vAvBvA′vB′L4.某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖甲所示的裝置，通過半徑相同的A、B

兩球碰撞來探究碰撞過程中的不變量。(1)碰撞后B

球的水平射程是_____cm。65.0(2)(多選)在以下四個(gè)選項(xiàng)中，本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量是()A.水平槽上未放B

球時(shí)，A

球落點(diǎn)位置到O

點(diǎn)的距離OPB.A

B

兩球碰撞后，各自落點(diǎn)位置到O

點(diǎn)的距離OM、ON