實驗驗證動量守恒定律課件(同名717)

第節(jié)實驗：驗證動量守恒定律在一維碰撞中，測出兩物體的質(zhì)量和碰撞前后兩物體的速度、和′、′，算出碰撞前的動量＝及碰撞后的動量′＝，看碰撞前后動量是否守恒．二、實驗器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、、、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等．＋′＋′天平滑塊(兩個)一、實驗原理方案二：帶細線的、鐵架臺、、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等．方案三：光滑長木板、、紙帶、、天平、撞針、橡皮泥．方案四：斜槽、、天平、、白紙等．三、實驗步驟方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗．測質(zhì)量：用測出滑塊質(zhì)量．．安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌．?dāng)[球(兩套)天平打點計時器小車(兩個)小球(兩個)復(fù)寫紙?zhí)炱剑畬嶒灒航油娫?，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(①改變滑塊的質(zhì)量．②改變滑塊的初速度大小和方向)．．驗證：一維碰撞中的動量守恒．方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗．測質(zhì)量：用天平測出.．安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來．．實驗：一個小球，拉起另一個小球，放下時它們相碰．兩小球的質(zhì)量、靜止．測速度：可以測量小球，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的，測量碰撞后小球，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度．．改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗．．驗證：一維碰撞中的動量守恒．方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗．測質(zhì)量：用天平測出．．安裝：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上撞針和橡皮泥．被拉起的角度速度擺起的角度兩小車的質(zhì)量兩計數(shù)點間的距離及時間3．實驗：接通電源，讓小車A運動，小車B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動．4．測速度：通過紙帶上

由v＝算出速度．5．改變條件：改變碰撞條件、重復(fù)實驗．6．驗證：一維碰撞中的動量守恒方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律1．用

測出兩小球的質(zhì)量，并選定

小球為入射小球．2．按圖所示安裝實驗裝置．調(diào)整固定斜槽使

．天平質(zhì)量大的斜槽底端切線水平科目三考試科目實際道路考試技巧、視頻教程科目四考試科目四模擬考試題科目四仿真考試．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.．不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)次．用圓規(guī)畫把所有的小球落點圈在里面．就是小球落點的平均位置．．把被撞小球放在斜槽末端，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)實驗次．用步驟的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置和被撞小球落點的平均位置.如圖所示．盡量小的圓圓心．連接，測量線段．將測量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．．整理好實驗器材放回原處．．實驗結(jié)論：在實驗誤差范圍內(nèi)，．、、的長度碰撞系統(tǒng)的動量守恒．整理好實驗器材放回原處．．實驗結(jié)論：在實驗誤差范圍內(nèi)，．四、注意事項．前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”．．方案提醒()若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保．碰撞系統(tǒng)的動量守恒導(dǎo)軌水平()若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在．()若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力．()若利用斜槽進行實驗，入射球質(zhì)量要被碰球質(zhì)量即：>，防止碰后被反彈．．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．同一水平線上同一豎直平面內(nèi)大于．系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：()碰撞是否為一維碰撞．()實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力．．偶然誤差：主要來源于．質(zhì)量和速度的測量五、誤差分析例某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器做“驗證動量守恒定律”的實驗：在小車的前端粘有橡皮泥，推動小車使之做勻速運動，然后及原來靜止的小車相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動．他設(shè)計的具體裝置如圖甲所示，在小車后連接著紙帶，電磁打點計時器使用的電源頻率為，長木板墊著小木片以平衡摩擦力．()若已得到打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間距(標(biāo)在圖上)．為運動起點，則應(yīng)該選擇段來計算碰前的速度，應(yīng)選擇段來計算和碰后的共同速度．(以上空格選填“”“”“”“”)．題型一：對實驗原理和數(shù)據(jù)處理的考查()已測得小車的質(zhì)量＝，小車的質(zhì)量＝，由以上測量結(jié)果可得碰前＝·；碰后(＋)共＝·.由此得出結(jié)論．例某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律．圖中兩擺擺長相同，懸掛于同一高度，、兩擺球均很小，質(zhì)量之比為∶.當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時，其側(cè)面剛好接觸．向右上方拉動球使其擺線伸直并及豎直方向成°角，然后將其由靜止釋放．結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動，且最大擺角成°.若本實驗允許的最大誤差為±，此實驗是否成功地驗證了動量守恒定律？題型二：實驗的創(chuàng)新．某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做驗證動量守恒定律的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖()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)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，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)軌之間的摩擦而引起的誤差.()下面是實驗的主要步驟：①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；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③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及彈射架并固定在滑塊的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；④使滑塊擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑤把滑塊放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑥先，然后，讓滑塊帶動紙帶一起運動；⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖()所示；接通打點計時器的電源放開滑塊⑧測得滑塊的質(zhì)量，滑塊(包括橡皮泥)的質(zhì)量為．完善實驗步驟⑥的內(nèi)容．()已知打點計時器每隔打一個點，計算可知兩滑塊相互作用前系統(tǒng)的總動量為·；兩滑塊相互作用后系統(tǒng)的總動量為·(保留三位有效數(shù)字)．()試說明()中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是．紙帶及打點計時器限位孔間存在摩擦．某同學(xué)用圖所示的裝置通過半徑相同的、兩球(>)的碰撞來驗證動量守恒定律．圖中是斜槽，為水平槽．實驗時先使球從斜槽上某一固定位置由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復(fù)上述操作次，得到個落點痕跡．再把球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓球仍從位置由靜止開始滾下，和球碰撞后，、球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復(fù)這種操作次．圖甲中點是水平槽末端在記錄紙上的垂直投影點．球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于、、所在的平面，米尺的零點及點對齊．()碰撞后球的水平射程應(yīng)取為；(～均可)*()在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量()．水平槽上未放球時，測量球落點位置到點的距離．球及球碰撞后，測量球落點位置到點的距離．測量球或球的直徑．測量球和球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)．測量點相對于水平槽面的高度()實驗中，對入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是()．釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越?。尫劈c越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準(zhǔn)確．釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越?。尫劈c越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道對被碰小球的阻力越小【解析?)如題圖所示，用一盡可能小的圓把小球落點圈在里面，由此可見圓心的位置是，這也是小球落點的平均位置．()本實驗中要測量的數(shù)據(jù)有：兩個小球的質(zhì)量、，三個落點的距離、、，所以應(yīng)選、、.()入射球的釋放點越高，入射球碰前速度越大，相碰時內(nèi)力越大，阻力的影響相對減小，可以較好地滿足動量守恒的條件，也有利于減少測量水平位移時的相對誤差，從而使實驗的誤差減小，選項正確．【鞏固基礎(chǔ)】．如圖所示為“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗裝置．()下列說法中不符合本實驗要求的是()．入射球比靶球質(zhì)量大或者小均可，但二者的直徑必須相同．在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放．安裝軌道時末端的切線必須水平．需要的測量儀器有天平和刻度尺【解析】本題考查碰撞過程中動量守恒定律．()本實驗要求入射球比靶球質(zhì)量大，故選項不合要求；每次入射球必須從同一高度由靜止釋放，才能保證每次入射的初動量相同，故選項正確；本實驗利用平拋運動求速度，把求速度轉(zhuǎn)為求水平方向位移，從而使該實驗得到簡化，要保證小球每次都做平拋運動，所以軌道末端的切線必須水平，故選項正確；根據(jù)需要驗證表達式可知選項正確．②根據(jù)動量守恒分析可得．．在驗證碰撞中動量守恒的實驗中，實驗要證明的是動量守恒定律的成立，即＝′＋′.()按這一公式的要求，需測量兩小球的質(zhì)量和它們碰撞前后的水平速度，但實驗中我們只需測量兩小球的質(zhì)量和飛行的水平距離.這是由于小球碰撞后做運動，各球下落高度相同，因而它們的也是相同的，可用小球飛行的水平距離來代表小球的水平速度.平拋飛行時間()實驗時，質(zhì)量分別為、的球半徑大小均為，且為已知，要完成這個實驗，必須補充的測量工具還有．()由于偶然因素的存在，重復(fù)操作時小球落點不完全重合是正常的，落點(如點)的確定辦法是.毫米刻度尺用一盡可能小的圓把所有的落點都圈在里面，其圓心位置就是小球落點的平均位置()用圖中的符號來表示、兩小球碰撞中動量守恒的表達式是.()兩球質(zhì)量應(yīng)滿足.>．氣墊導(dǎo)軌(如右圖)工作時，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不及導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運動時的阻力．為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為的滑塊，每個滑塊的一端分別及穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器所用電源的頻率均為.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動．下圖為某次實驗打出的點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以相同間距的個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度、和.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為、，兩滑塊的總動量大小為；碰撞后兩滑塊的總動量大小為.重復(fù)上述實驗，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證．(－)．如圖所示，在實驗室用兩端帶有豎直擋板和的氣墊導(dǎo)軌和有固定擋板的質(zhì)量都是的滑塊和做“探究碰撞中的守恒量”的實驗，實驗步驟如下：Ⅰ.把兩滑塊和緊貼在一起，在上放質(zhì)量為的砝碼，置于導(dǎo)軌上，用電動卡銷卡住和，在和的固定擋板間放入一輕彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)；【提升能力】Ⅱ.按下電鈕使電動卡銷放開，同時啟動兩個記錄兩滑塊運動時間的電子計時器，當(dāng)和及固定擋板和碰撞的同時，電子計時器自動停表，記下至的運動時間，至的運動時間；Ⅲ.重復(fù)幾次，取和的平均值．()在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時應(yīng)注意；()應(yīng)測量的數(shù)據(jù)還有；()只要關(guān)系式成立，即可得出碰撞中守恒的量是的矢量和．使氣墊導(dǎo)軌水平滑塊的左端到擋板的距離和滑塊的右端到擋板的距離．某同學(xué)把兩個質(zhì)量不同的木塊用細線連接，中間夾一個被壓縮了的輕彈簧，如圖所示，將此系統(tǒng)置于光滑水平桌面上，燒斷細線，觀察兩物體的運動情況，進行必要的測量，驗證兩物體相互作用的過程中動量守恒.()該同學(xué)還需具備的器材是；()需要直接測量的數(shù)據(jù)是；()用得到的數(shù)據(jù)驗證動量守恒的關(guān)系式是.刻度尺、天平兩木塊質(zhì)量、及其做平拋運動的水平位移、＝．在“驗證動量守恒定律”的實驗中，請回答下列問題.()實驗記錄如圖甲所示，則球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的，球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的.(兩空均選填“”、“”或“”)()小球下滑過程中及斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結(jié)果產(chǎn)生誤差(選填“會”或“不會”).不會()實驗裝置如圖甲所示，球為入射小球，球為被碰小球，以下所列舉的在實驗過程中必須滿足的條件是．入射小球的質(zhì)量，可以小于被碰小球的質(zhì)量．實驗時需要測量斜槽末端到水平地面的高度．入射小球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放．斜槽末端的切線必須水平，小球放在斜槽末端處，應(yīng)能靜止()在“驗證動量守恒定律”的實驗中.某同學(xué)用如圖乙所示的裝置進行了如下的操作：①先調(diào)整斜槽軌道，使末端的切線水平，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，使小球從斜槽軌道上某固定點處由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡.②將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x，再使小球從原固定點由靜止釋放，撞在木板上并在白紙上留下痕跡.③把半徑相同的小球靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓小球仍從原固定點由靜止釋放，和小球相碰后，兩球撞在木板上并在白紙上留下痕跡和.．用如圖所示的裝置