魯科版選擇性必修第一冊1.3科學(xué)驗(yàn)證動量守恒定律課件（18張）

1.3科學(xué)驗(yàn)證：動量守恒定律第1章動量及其守恒定律魯科版（2019版）選擇性必修1引入0動量定理動量守恒定律動能定理機(jī)械能守恒定律區(qū)別：利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)11.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）驗(yàn)證動量守恒定律；（2）體會將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換為易測量的物理量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想。1.2實(shí)驗(yàn)器材斜槽軌道、半徑相等的鋼球和玻璃球、白紙、復(fù)寫紙、小鉛錘、天平（附砝碼）、毫米刻度尺、圓規(guī)。1.3實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為m1和m2

的兩小球A、B發(fā)生正碰，若碰撞前球A的速度為v1，球B靜止，碰撞后的速度分別為v1'和v2'，根據(jù)動量守恒定律，應(yīng)有：m1v1=m1v1'+m2v2'。可采用“探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中測量平拋初速度的方法，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖

所示。讓球A從同一位置C釋放，測出不發(fā)生碰撞時球A飛出的水平距離LOP，再測出球A、B碰撞后分別飛出的水平距離LOM、LON，如圖

所示。只要驗(yàn)證m1LOP=m1LOM+m2LON，即可驗(yàn)證動量守恒定律。利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)11.4實(shí)驗(yàn)步驟（1）用天平測出兩個小球的質(zhì)量。（2）將斜槽固定在桌邊并使其末端水平。在地板上鋪白紙和復(fù)寫紙，通過小鉛錘將斜槽末端在紙上的投影記為點(diǎn)O。（3）首先讓球A從斜槽點(diǎn)C由靜止釋放，落在復(fù)寫紙上，如此重復(fù)多次。（4）再將球B放在槽口末端，讓球A從點(diǎn)C由靜止釋放，撞擊球B，兩球落到復(fù)寫紙上，如此重復(fù)多次。（5）取下白紙，用圓規(guī)找出落點(diǎn)的平均位置點(diǎn)P、點(diǎn)M和點(diǎn)N，用刻度尺測出LOP、LOM

和LON。（6）改變點(diǎn)C位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。用圓規(guī)畫半徑盡量小的圓，把所有落點(diǎn)包在圓內(nèi)或圓周上，圓心就是落點(diǎn)的平均位置。撞的小球被撞小球，怎么區(qū)分呢？利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)11.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理入射小球A的質(zhì)量m1被碰小球B的質(zhì)量m2

碰撞前碰撞后水平距離LOPLOMLON

質(zhì)量m和水平距離的乘積m1LOPm1LOMm2LON

m1LOP＝m1LOM＋m2LON。1.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1.6驗(yàn)證表達(dá)式利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)11.8注意事項(xiàng)1．斜槽末端的切線必須水平，判斷是否水平的方法是將小球放在斜槽軌道平直部分任一位置，若小球均能保持靜止，則表明斜槽末端已水平。2．入射小球每次都必須從斜槽軌道同一位置由靜止釋放，可在斜槽適當(dāng)高度處固定一擋板，使小球靠著擋板，然后釋放小球。3．入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量。4．在計(jì)算時一定要注意m1、m2與lOP、lOM和lON的對應(yīng)關(guān)系。1.9誤差分析1．小球落點(diǎn)位置的確定不準(zhǔn)確是產(chǎn)生誤差的一個原因。2．入射小球每次不是從同一高度無初速度滑下是產(chǎn)生誤差的另一原因。3．線段長度的測量產(chǎn)生誤差。4．入射小球釋放的高度太低，兩球碰撞時內(nèi)力較小會產(chǎn)生誤差。利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)12個小球飛出點(diǎn)時是一點(diǎn)POMN滿足的關(guān)系式：小球半徑相等，質(zhì)量大撞擊質(zhì)量小的利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)12個小球飛出點(diǎn)時不是同一點(diǎn)POMN滿足的關(guān)系式：O1小球半徑相等，質(zhì)量大撞擊質(zhì)量小的利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1課本P19---2.在“驗(yàn)證動量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖（a）所示。請完成下列題目（1）本實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是________。

A.斜槽軌道的斜面必須是光滑的

B.斜槽軌道末端的切線是水平的C.球a每次都要從同一高度由靜止釋放D.碰撞的瞬間，球a與球b的球心連線與軌道末端的切線平行（2）本實(shí)驗(yàn)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.球a、b的質(zhì)量ma、mb

C.球a、b的半徑rD.球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間tE.記錄紙上點(diǎn)O到A、B、C各點(diǎn)的距離F.球a的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1（3）按照本實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證動量守恒定律的關(guān)系式是___________________________________。（4）為測定未放球b時球a落點(diǎn)的平均位置，把刻度尺的0刻度線跟記錄紙上的點(diǎn)O對齊，圖（b）給出了球a落點(diǎn)附近的情況。由圖可得OB距離應(yīng)為_____cm。（5）若再測得OA=2.68cm，OC=11.50cm，已知a、b兩球的質(zhì)量比為2∶1，則系統(tǒng)碰撞后總動量p′與碰撞前總動量p的百分誤差_______%。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）利用等大小球做平拋運(yùn)動完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1例題2、在做“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，通過半徑相同的A、B兩球碰撞來尋找碰撞中的動量守恒定律，圖甲中PQ是斜槽，QR是槽末端部分，O點(diǎn)為水平槽QR末端R點(diǎn)在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，入射球A與被碰球B飛出后做平拋運(yùn)動，其中P′為球A碰前飛行的落點(diǎn)，M為球A碰后飛行的落點(diǎn)，碰后球B的落點(diǎn)為N，則(1)為保證球A碰后不反向，必須要求球A的質(zhì)量

球B的質(zhì)量。(選填“大于”“等于”或“小于”)(2)要使球A每次從槽上飛出時做平拋運(yùn)動，需保證槽QR部分

。碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)上述操作，找出球的平均落點(diǎn)，此過程中每次應(yīng)保證球A從斜槽上

釋放。

(3)A、B兩球碰撞前后落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離如圖乙所示，由圖乙數(shù)據(jù)可推測出入射球A與被碰球B的質(zhì)量之比ma∶mb≈

。

[答案]

(1)大于(2)水平同一位置由靜止(3)5∶2其他方法22.1利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1、利用天平測量兩滑塊質(zhì)量；2、安裝好氣墊導(dǎo)軌；3、接通電源，利用配套的光電計(jì)時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞的前后的速度（改變滑塊的質(zhì)量或滑塊的初速度大小和方向）；4、計(jì)算碰撞前后的動量并驗(yàn)證；例題2、某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，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、光電門等組成。(1)下面是實(shí)驗(yàn)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接通光電計(jì)時器；

④把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間；

⑤滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；

⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)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；

⑦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Δt1＝10.01ms，通過光電門2的擋光時間Δt2＝49.99ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間Δt3＝8.35ms；

⑧測出擋光片的寬度d＝5mm，測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為m1＝300g，滑塊2(包括彈簧)質(zhì)量為m2＝200g；其他方法2其他方法2答案：①A．大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差B．保證兩個滑塊的碰撞是一維的②0.50

0.10

0.60③系統(tǒng)碰撞前、后動量守恒(2)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

①實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是：A、————————————————————；

B、——————————————————————————

②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(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

③在誤差允許的范圍內(nèi)，通過本實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們能否探究出碰撞過程中動量是守恒的？通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明理由。其他方法22.2在光滑桌面上兩車完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1、利用天平測量兩小車的質(zhì)量；2、將打點(diǎn)計(jì)時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過計(jì)時器，連接在小車后面，在小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。；3、接通電源，讓小車A運(yùn)動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥，把兩小車連接在一起運(yùn)動；；4、通過紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時間算出碰撞前后的速度；；5、改變實(shí)驗(yàn)條件，再次驗(yàn)證；其他方法2課本P20--4.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個用打點(diǎn)計(jì)時器驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示。在小車M的前端粘有橡皮泥，給小車一初速度使之做勻速運(yùn)動，之后與原來靜止的小車N相碰并粘成一體，二者繼續(xù)做勻速運(yùn)動。在小車M后連接著紙帶，打點(diǎn)計(jì)時器使用電源的頻率為50Hz，長木板一端墊著小木片以平衡摩擦力。（1）若已得到打點(diǎn)紙帶并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距如圖（b）所示。A為運(yùn)動起點(diǎn)，則應(yīng)選擇段來計(jì)算小車M碰撞前的速度，應(yīng)選擇

段來計(jì)算小車M和小