高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 实验 验证动量守恒定律同步备课教学案 粤教版选修
10页1、我带领班子成员及全体职工,积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习,同时认真学习业务知识,全面提高了自身素质,增强职工工作积极性,杜绝了纪律松散实验:验证动量守恒定律学习目标 1.掌握验证动量守恒定律的方法和基本思路.2.掌握直线运动物体速度的测量方法一、实验目的验证碰撞中的动量守恒定律二、实验原理为了使问题简化,这里研究两个物体的碰撞,且碰撞前两物体沿同一直线运动,碰撞后仍沿这一直线运动设两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1、v2,如果速度与我们规定的正方向相同取正值,相反取负值根据实验求出两物体碰前动量pm1v1m2v2,碰后动量pm1v1m2v2,看p与p是否相等,从而验证动量守恒定律三、实验设计实验设计需要考虑的问题:(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上(2)如何测定质量和速度测量质量用天平测定碰撞前后的速度,这是实验成功的关键四、实验案例气垫导轨上的实验器材:气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等气垫导轨装置如图1所示,由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成,在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断
2、通入压缩空气,压缩空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示,图中气垫层的厚度放大了很多倍),这样大大减小了由摩擦产生的影响图1图2设x为滑块(挡光片)的宽度,t为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间,则v.五、实验步骤1调节气垫导轨,使其水平是否水平可按如下方法检查:打开气泵后,导轨上的滑块应该能保持静止2按说明书连接好数字计时器与光电门3如图3所示,把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止,烧断拴弹簧片的细线,测出两滑块的质量和速度,将实验结果记入设计好的表格中图34如图4所示,在滑块上安装好弹性碰撞架将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞,碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门,光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度测出它们的质量后,将实验结果记入相应表格中图45如图5所示,在滑块上安装好撞针及橡皮泥,将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间,装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞,一起运动经过另一光电门,测出两滑块的质量和速度,将实验结果记入相应表格中图56根据上述各次碰撞的实验数据验证碰撞前后的动量是否守恒实
3、验数据记录表碰撞(烧断)前碰撞(烧断)后质量m(kg)m1m2m1m2速度v(ms1)v1v2v1v2mv(kgms1)m1v1m2v2m1v1m2v2结论实验结论:碰撞前后两滑块的动量守恒.例1某同学利用气垫导轨做验证碰撞中的动量守恒的实验;气垫导轨装置如图6所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成图6(1)下面是实验的主要步骤:安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;向气垫导轨通入压缩空气;接通光电计时器;把滑块2静止放在气垫导轨的中间;滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2,两滑块通过光电门2后依次被制动;读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间t110.01 ms,通过光电门2的挡光时间t249.99 ms,滑块2通过光电门2的挡光时间t38.35 ms;测出挡光片的宽度d5 mm,测得滑块1(包括撞针)的质量为m1300 g,滑块2(包括弹簧)的质量为m2200 g;(2)数据处理与实验结论:实验中气垫导轨的作用是a._b_.碰撞
4、前滑块1的速度v1为_m/s;碰撞后滑块1的速度v2为_m/s;滑块2的速度v3为_m/s;(结果保留两位有效数字)在误差允许的范围内,通过本实验,同学们可以探究出哪些物理量是不变的?通过对实验数据的分析说明理由(至少回答2个不变量)a_b_.答案a.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差b.保证两个滑块的碰撞是一维的0.500.100.60a.系统碰撞前后总动量不变b.碰撞前后总动能不变(c.碰撞前后质量不变)解析a.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差b.保证两个滑块的碰撞是一维的滑块1碰撞之前的速度v1 m/s0.50 m/s;滑块1碰撞之后的速度v2 m/s0.10 m/s; 滑块2碰撞后的速度v3 m/s0.60 m/s;a.系统碰撞前后总动量不变因为系统碰撞前的动量m1v10.15 kgm/s,系统碰撞后的动量m1v2m2v30.15 kgm/sb碰撞前后总动能不变因为碰撞前的总动能Ek1m1v120.037 5 J,碰撞之后的总动能Ek2m1v22m2v320.037 5 J,所以碰撞前后总动能相等c碰撞前后质量不变例2某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中
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