實驗證動量守恒定律課件

實驗：驗證動量守恒定律實驗：驗證動量守恒定律2【教法探析】實驗?zāi)康?．驗證一維碰撞中的動量守恒．2．探究一維彈性碰撞的特點．實驗原理在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速率v、v′，找出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動量是否守恒．2【教法探析】實驗?zāi)康膶嶒炘?實驗器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等．方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥．方案四：斜槽,大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個，重垂線一條，白紙,復(fù)寫紙，天平一臺，刻度尺，圓規(guī)．3實驗器材4實驗步驟方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗1．測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量．2．安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌．3．實驗：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(①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向)．4．驗證：一維碰撞中的動量守恒．4實驗步驟5方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗1．測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2.2．安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來．3．實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰．4．測速度：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．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．5方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗6方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗1．測質(zhì)量：用天平測出兩小車的質(zhì)量．2．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．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．6方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗7方案四：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實驗1．先用天平測出小球質(zhì)量m1、m2.7方案四：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞實驗82．按圖所示那樣安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點切線水平，調(diào)節(jié)實驗裝置使兩小球碰時處于同一水平高度，且碰撞瞬間，入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰后的速度方向水平．3．在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫紙．4．在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射小球m1碰前的位置．82．按圖所示那樣安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末95．先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射球發(fā)生碰撞前的落地點P.6．把被碰小球放在斜槽末端邊緣處，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿步驟5求出入射小球落地點的平均位置M和被碰小球落地點的平均位置N.7．過O和N在紙上作一直線．95．先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)108．用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長度．把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看是否成立．9．整理實驗器材放回原處．數(shù)據(jù)處理1．無論用什么方法都要用天平測出兩物體的質(zhì)量．2．在不同的方案中求出物體作用前后的速度或用等效的物理量表示出來．3．最后求出作用前后的總動量，然后驗證動量是否守恒．108．用刻度尺量出線段OM、OP、ON的長度．把兩小球的質(zhì)11【學(xué)法導(dǎo)引】誤差分析1．系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否為一維碰撞．(2)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．2．偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量．11【學(xué)法導(dǎo)引】誤差分析12注意事項1．前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”．2．方案提醒：(1)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導(dǎo)軌水平．(2)若利用擺球進行實驗，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，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)．(3)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．12注意事項13(4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：①斜槽末端的切線必須水平．②把被碰小球放在斜槽末端邊緣處．③入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放．④選質(zhì)量較大的小球作為入射小球．⑤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．3．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．13(4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：14例1.某同學(xué)在探究物體彈性碰撞的特點時，先提出了如下假設(shè)：①兩個物體碰撞前后各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不變的；②兩個物體碰撞前后各自的質(zhì)量與自己速度的二次方的乘積之和是不變的.為了驗證這個假設(shè),該同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．14例1.某同學(xué)在探究物體彈性碰撞的特點時，先提出了如下假設(shè)15先將彈性小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣尺寸大小的彈性小球b放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下,和小球b相碰后，兩小球分別落在記錄紙的不同位置處,重復(fù)10次．(1)在安裝斜槽軌道時，要注意_________．選擇彈性小球a、b時，小球a、b的質(zhì)量ma、mb應(yīng)該滿足關(guān)系：ma________mb(填“>”、“＝”或“<”)，理由是____________________．15先將彈性小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水16(2)本實驗必須測量的物理量有(

)A．斜槽軌道末端到水平地面的高度HB．小球a、b的質(zhì)量ma、mbC．小球a、b的半徑rD．小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間tE．記錄紙上O點到A、B、C各點的距離sOA、sOB、sOCF．a(chǎn)球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h16(2)本實驗必須測量的物理量有()17(3)為測定未放被碰小球時,小球a落點的平均位置，把刻度尺的零刻線與記錄紙上的O點對齊，圖中給出了小球a落點附近的情況，由圖可得OB距離應(yīng)為________cm.(4)由實驗測得的數(shù)據(jù)，如果滿足等式________，那么我們認為在碰撞中系統(tǒng)的動量是不變的．17(3)18【解析】

(1)要保證小球離開斜槽時速度是水平方向的，滿足小球做平拋運動，因而要調(diào)整斜槽末端水平，使小球能從水平方向飛出．碰撞后為了能使小球繼續(xù)向前運動，小球a、b的質(zhì)量ma、mb應(yīng)該滿足關(guān)系：ma>mb.只有這樣才能防止入射的小球反彈回去．(2)為了求出動量之間的關(guān)系，需要知道兩球的質(zhì)量及它們的水平速度，而由于平拋運動的豎直方向高度相同，小球在空中飛行的時間相同，故可測量它們水平方向的距離來比較速度的大小．答案為B、E.18【解析】(1)要保證小球離開斜槽時速度是水平方向的，滿191920例2.如圖所示，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,滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來探究碰撞中的不變量，實驗裝置如圖所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下：20例2.如圖所示，氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣21a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB.b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平．c．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上．d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1.e．按下電鈕放開卡銷,同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作．當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1

和t2.21a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB.22(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是________________．(2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，得出關(guān)系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是________________．(3)利用上述實驗數(shù)據(jù)能否測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大小？如能，請寫出表達式．22(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是_____________232324【答案】見解析【模擬練習(xí)】1.在“驗證動量守恒定律”的實驗中，關(guān)于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(

BC

)A．釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，誤差越小B．釋放點越高，兩球碰后水平位移越大，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準確24【答案】見解析【模擬練習(xí)】1.在“驗證動量守恒定律”的25C．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，誤差越小D．釋放點越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，水平槽對被碰小球的阻力越?.在“碰撞中的動量守恒”實驗中，產(chǎn)生誤差的主要原因有(

ACD

)A．碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是絕對沿水平方向B．小球在空中飛行時受到空氣阻力C．通過復(fù)寫紙描得的各點，不是理想的點，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差D．測量長度時有誤差25C．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263.某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的彈簧，如圖所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細線，觀察木塊的運動情況，進行必要的測量，驗證木塊間相互作用時動量守恒．(1)該同學(xué)還必須有的器材是____________________________