人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)第一章4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件

4．實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律第一章

動(dòng)量守恒定律[實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)]

1．明確驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的基本思路。2．驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒。3．知道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成類(lèi)型一實(shí)驗(yàn)原理與操作【典例1】

“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，讓質(zhì)量為m1的小球A從斜槽上的某一位置自由滾下，與靜止在支柱上大小相等、質(zhì)量為m2的小球B發(fā)生碰撞。(球A運(yùn)動(dòng)到水平槽末端時(shí)剛好與B球發(fā)生碰撞)(1)安裝軌道時(shí)，要求軌道末端________。(2)兩小球的質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足m1__________m2。(3)用游標(biāo)卡尺測(cè)小球直徑時(shí)的讀數(shù)如圖所示，則小球的直徑d＝______cm。切線(xiàn)水平>(或大于)1.03(4)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是________。A．兩小球的質(zhì)量m1和m2B．小球A的初始高度hC．軌道末端切線(xiàn)離地面的高度HD．兩小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tE．球A單獨(dú)滾下時(shí)的落地點(diǎn)P與O點(diǎn)的距離sOPF．碰后A、B兩小球的落地點(diǎn)M、N與O點(diǎn)的距離sOM和sONAEF

B

[解析]

(1)為了保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則需要軌道的末端切線(xiàn)水平。(2)驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)，為防止入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即m1>m2。(3)游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺是10分度的，其分度值為0.1mm,則讀數(shù)為10mm＋3×0.1mm＝10.3mm＝1.03cm。(4)小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相同，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，兩球碰撞動(dòng)量守恒，有m1v1＝m1v′1＋m2v′2兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t，則m1v1t＝m1v′1t＋m2v′2t

類(lèi)型二數(shù)據(jù)處理與誤差分析【典例2】某同學(xué)用如圖所示的裝置來(lái)“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”，在氣墊導(dǎo)軌右端固定一彈簧，滑塊b的右端有黏性強(qiáng)的物質(zhì)。圖中滑塊a和擋光片的總質(zhì)量m1＝0.310kg，滑塊b的質(zhì)量m2＝0.108kg，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①打開(kāi)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的遮光時(shí)間________時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；②將滑塊b置于兩光電門(mén)之間，將滑塊a置于光電門(mén)1的右端，然后推動(dòng)滑塊a水平壓縮彈簧，撤去外力后，滑塊a在彈簧彈力的作用下向左彈射出去，通過(guò)光電門(mén)1后繼續(xù)向左滑動(dòng)并與滑塊b發(fā)生碰撞；③兩滑塊碰撞后黏合在一起向左運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)光電門(mén)2；④實(shí)驗(yàn)中，分別記錄下滑塊a的擋光片通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間t1，兩滑塊一起運(yùn)動(dòng)時(shí)擋光片通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間t2。

相等

0.6200.6101.6%

類(lèi)型三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【典例3】某研究性學(xué)習(xí)小組從北京冬奧會(huì)冰壺比賽項(xiàng)目中獲得啟發(fā)，利用冰壺碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。該小組在兩個(gè)相同的奶粉罐中加水，放在戶(hù)外結(jié)冰后制成兩只質(zhì)量不同的冰壺A和B，在戶(hù)外一塊平整的水平地面上潑水結(jié)冰形成冰面。小組成員用如圖甲(俯視)所示的裝置壓縮彈簧后將冰壺彈出，此冰壺與另一只靜止的冰壺發(fā)生碰撞。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：①固定發(fā)射裝置，將冰壺A壓縮彈簧后釋放；②標(biāo)記冰壺A停止時(shí)的位置，在冰壺運(yùn)動(dòng)路徑上適當(dāng)位置標(biāo)記一定點(diǎn)O，測(cè)出冰壺A停止時(shí)右端到O點(diǎn)的距離，如圖乙所示。重復(fù)多次，計(jì)算該距離的平均值記為x1；③將冰壺B靜置于冰面，左端位于O點(diǎn)。重新彈射冰壺A，使兩冰壺對(duì)心正碰，測(cè)出冰壺A停止時(shí)右端到O點(diǎn)的距離和冰壺B停止時(shí)左端到O點(diǎn)的距離。重復(fù)多次，分別計(jì)算距離的平均值記為x2和x3，如圖丙所示。(1)實(shí)驗(yàn)中，確保冰壺A每次到達(dá)O點(diǎn)時(shí)的速度均相同的操作方法是______________________________________。(2)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)出_______________________________，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為_(kāi)_______________________(用x1、x2、x3和測(cè)量物理量對(duì)應(yīng)的字母表示)。每次將彈簧壓縮至同一位置由靜止釋放冰壺A的質(zhì)量m1，冰壺B的質(zhì)量m2

應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測(cè)1．現(xiàn)利用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。在圖甲中，小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，后端連著紙帶，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給小車(chē)A一初速度，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得小車(chē)A(含橡皮泥)的質(zhì)量m1＝0.81kg，小車(chē)B的質(zhì)量m2＝0.84kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f＝50.0Hz。243題號(hào)15碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示(單位：cm)。243題號(hào)15(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)，下列說(shuō)法正確的是________。A．長(zhǎng)木板下墊著的薄木片用來(lái)平衡摩擦力B．小車(chē)A和小車(chē)B的車(chē)輪應(yīng)該由同種材料制成C．應(yīng)選用質(zhì)量差不多大的兩個(gè)小車(chē)(2)碰前兩小車(chē)的總動(dòng)量為_(kāi)_______kg·m/s，碰后兩小車(chē)的總動(dòng)量為_(kāi)_______kg·m/s。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)ABC1.621.60

243題號(hào)152．利用“類(lèi)牛頓擺”驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)器材：兩個(gè)半徑相同的球1和球2，細(xì)線(xiàn)若干，坐標(biāo)紙，刻度尺。實(shí)驗(yàn)步驟：(1)測(cè)量小球1、2的質(zhì)量分別為m1、m2，將小球各用兩細(xì)線(xiàn)懸掛于水平支架上，兩小球位于同一水平面內(nèi)，如圖甲所示。243題號(hào)15(2)將坐標(biāo)紙豎直固定在水平支架上，使坐標(biāo)紙與小球運(yùn)動(dòng)平面平行且盡量靠近。坐標(biāo)紙每一小格均是邊長(zhǎng)為d的正方形。將小球1拉至某一位置A，由靜止釋放，垂直坐標(biāo)紙方向用手機(jī)高速連拍。(3)分析連拍照片得出，球1從A點(diǎn)由靜止釋放，在最低點(diǎn)與球2發(fā)生水平方向的正碰，球1反彈后到達(dá)最高位置為B，球2向左擺動(dòng)的最高位置為C，如圖乙所示。已知重力加速度為g，碰前球1的動(dòng)量大小為_(kāi)__________，若滿(mǎn)足關(guān)系式______________，則驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒。243題號(hào)15

2m1＝m2(4)與用一根細(xì)線(xiàn)懸掛小球相比，本實(shí)驗(yàn)采用雙線(xiàn)擺的優(yōu)點(diǎn)是_______________________________。使小球運(yùn)動(dòng)軌跡在同一豎直平面內(nèi)

243題號(hào)153．某實(shí)驗(yàn)小組用圖中所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前在水平放置的氣墊導(dǎo)軌左端裝一個(gè)彈射裝置，打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，滑塊可被彈射裝置向右彈出?；瑝KA和滑塊B上裝有相同寬度的擋光片，在相碰的端面裝有輕質(zhì)彈性架。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，滑塊A被彈射裝置鎖定，滑塊B靜置于兩個(gè)光電門(mén)之間。243題號(hào)15

243題號(hào)15大于

243題號(hào)15

243題號(hào)154．為驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量是否守恒，某實(shí)驗(yàn)小組選取兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不相等的小球，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。243題號(hào)15①用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量(分別為m1和m2，且m1>m2)。②按上圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽PQ固定在桌邊，使斜槽末端切線(xiàn)水平，先不放小球m2，讓豎直擋板緊貼斜槽末端，再讓小球m1從斜槽頂端P處由靜止釋放，記下小球m1在豎直擋板上的撞擊位置O。③將豎直擋板向右平移距斜槽末端一定距離，確保小球在碰撞前后均能撞擊固定豎直擋板。④先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端P處由靜止釋放，記下小球m1撞擊豎直擋板的位置。⑤將小球m2放在斜槽末端，再讓小球m1從斜槽頂端P處由靜止釋放，與m2發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2撞擊豎直擋板的位置。

243題號(hào)15⑥圖中A、B、C點(diǎn)是該實(shí)驗(yàn)小組記下的小球與豎直擋板撞擊的位置，用毫米刻度尺量出各個(gè)撞擊點(diǎn)到O的距離，分別為OA、OB、OC。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)小組的測(cè)量，回答下列問(wèn)題：(1)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1撞擊的是圖中的________點(diǎn)，m2撞擊的是圖中的________點(diǎn)。(均選填字母“A”“B”或“C”)(2)只要滿(mǎn)足關(guān)系式____________________，則說(shuō)明碰撞中的動(dòng)量是守恒的。(用m1、m2、OA、OB、OC表示)243題號(hào)15CA

243題號(hào)155．利用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線(xiàn)懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上。O點(diǎn)到A球球心的距離為L(zhǎng)。使懸線(xiàn)在A球釋放前伸直，且線(xiàn)與豎直方向的夾角為α，A球釋放后擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)恰與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫(xiě)紙的白紙D。保持α角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄了多個(gè)B球的落點(diǎn)，重力加速度為g。(懸線(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)大于小球半徑)243題號(hào)15(1)圖中x應(yīng)是B球初始位置到_______________的水平距離。(2)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒，應(yīng)測(cè)得的物理量有_____________________________。(3)用測(cè)得的物理量表示(vA為A球與B球剛要相碰前A球的速度，v′A為A球與B球剛相碰后A球的速