【物理】实验：验证动量守恒定律课件-2023-2024学年高二上人教版（2019）选择性必修第一册

1、第第 一一 章章 动动 量量 守守 恒恒 定定 律律1.4 验证动量守恒定律人 教 版（2019）高 中 物 理 选 择 性 必 修 第 一 册问题问题问题问题1 1 1 1：什么是一维碰撞？：什么是一维碰撞？：什么是一维碰撞？：什么是一维碰撞？问题问题问题问题2 2 2 2：实验成功的条件是什么？：实验成功的条件是什么？：实验成功的条件是什么？：实验成功的条件是什么？v1m1m2想一想想一想 最简单的碰撞情况 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。如下图所示：一维碰撞 v v1mm1v v2mm2v v1mm1v v2mm2一、实验目的 在一维碰撞中，测出物体的质量mm和碰撞前、后物体的速度v v、v v，找出碰撞前的动量p pmm1 1v v1 1mm2 2v v2 2 及碰撞后的动量 ppmm1 1v v1 1 mm2 2v v2 2，看碰撞前、后动量是否守恒。二、实验原理验证动量守恒定律【任务驱动一】1、实验思路？利用气垫导轨如何调平？2、测量的物理量？怎么测？3、数据分析？写出关系式？4、能简略说出实验步骤？【课本原型实验方案1】利用气垫

2、导轨1.1.实验之前需要将气垫导轨调节实验之前需要将气垫导轨调节水平水平；2.2.实验时应该确保发生的是实验时应该确保发生的是一维一维碰撞；碰撞；3.3.测量测量挡光片挡光片的宽度时应尽量减小误差；的宽度时应尽量减小误差；总结归纳和注意事项1 1(2021(2021吴江平望中学高二月考吴江平望中学高二月考)如图甲所示，在做验证动量守恒定律实验时，在小车如图甲所示，在做验证动量守恒定律实验时，在小车A A的前端粘有橡皮的前端粘有橡皮泥，推动小车泥，推动小车A A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动在相碰并粘合成一体，继续做匀速运动在小车小车A A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz50 Hz，长木板右端下面垫放小木片用以补偿阻力，长木板右端下面垫放小木片用以补偿阻力(1)(1)实验开始前实验开始前_（选填（选填“需要需要”或或“不需要不需要”）补偿阻力，理由）补偿阻力，理由_；方法是；方法是_。(2)(2)若打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在

3、图上）若打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）A A为打下的第一点，为打下的第一点，则应选则应选_段来计算段来计算A A的碰前速度，应选的碰前速度，应选_段来计算段来计算A A和和B B碰后的共同速度。（以上两空选填碰后的共同速度。（以上两空选填“ABAB”“”“BCBC”“”“CDCD”或或“DEDE”）(3)(3)已测得小车已测得小车A A的质量的质量m m1 10.40 kg0.40 kg，小车，小车B B的质量的质量m m2 20.20 kg0.20 kg，由以上测量，由以上测量结果可得碰前总动量为结果可得碰前总动量为_ kgm/s_ kgm/s，碰后总动量为，碰后总动量为_ kgm/s_ kgm/s。实验结论。实验结论_。（计算结果保留三位有效数字）。（计算结果保留三位有效数字）【巩固练习】【任务驱动二】1、实验思路？2、测量的物理量，怎样测？测量过程应该注意那些细节？3、实验中如何减少实验误差？4、数据分析？写出关系式？5、能简略说出实验步骤？【课本原型实验方案2】利用平抛验证为为防止防止A球球反弹反弹，m1m2落点确定：落点确定：PMNOm1m2实验原理圆心

4、即为小球平均落点测出小球落点的水平测出小球落点的水平距离距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。初速度。本实验设计思想本实验设计思想巧妙之处巧妙之处在于用在于用长度测量长度测量代替代替速度测量。速度测量。1.1.斜槽末端要切线要斜槽末端要切线要水平水平；2.2.每次小球下滑要从每次小球下滑要从同同一位置一位置处处由由静止静止释释放；放；3.3.要保证要保证对心碰撞对心碰撞，两球必须大小相等，两球必须大小相等；4.4.小球的诸多落点要用用圆规画小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小尽可能小的圆的圆把所有的小球落点都圈在里面，该小圆把所有的小球落点都圈在里面，该小圆的的圆心圆心即为小球的平均落点即为小球的平均落点 ；5.5.入射小球的质量入射小球的质量m mA A和被碰小球的质量和被碰小球的质量m mB B的大小的大小关系关系是是m mA A m mB B 。总结归纳和注意事项 例例2 2 某同学用图甲所示装置通过半径相同的某同学用图甲所示装置通过半径相同的A A、B B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中CQ CQ

5、是斜槽，是斜槽，QRQR为为水平槽，二者平滑相接，调节实验装置，使小球放在水平槽，二者平滑相接，调节实验装置，使小球放在QRQR上时恰能保持静止，实验时先使上时恰能保持静止，实验时先使A A球从斜槽上某一固定位球从斜槽上某一固定位置置G G由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作1010次，得到次，得到1010个落点痕迹然个落点痕迹然后把后把B B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A A球仍从位置球仍从位置G G由静止开始滚下，和由静止开始滚下，和B B球碰撞后，球碰撞后，A A、B B球分别在记录纸球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这种操作上留下各自的落点痕迹重复这种操作1010次。次。图甲中图甲中O O是水平槽末端是水平槽末端R R在记录纸上的垂直投影点，在记录纸上的垂直投影点，P P为未放被碰球为未放被碰球B B时时A A球的平均球的平均落点，落点，M M为与为与B B球碰后球碰后A A球的平均落点，球的平均落点，N N为被碰球为被碰球B B的平均

6、落点若的平均落点若B B球落点痕迹如球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OPOP，米尺的零刻度与，米尺的零刻度与O O点对齐。点对齐。(1)(1)入射入射球球A A的质量的质量m mA A和被碰球和被碰球B B的质量的质量m mB B的关系是的关系是m mA A_m mB B（选填（选填“”“”“”或或“=”“=”）(2)(2)碰撞后碰撞后B B球的水平射程约为球的水平射程约为_cm_cm。(3)(3)下列选项中，属于本次实验必下列选项中，属于本次实验必须测量的是须测量的是_（填选项前的字母）。（填选项前的字母）。A A水平槽上未放水平槽上未放B B球时，测量球时，测量A A球平均球平均落点位置到落点位置到O O点的距离点的距离B BA A球与球与B B球碰撞后，测量球碰撞后，测量A A球平均落点位置到球平均落点位置到O O点的距离点的距离C C测量测量A A球或球或B B球的直径球的直径D D测量测量A A球和球和B B球的质量球的质量E E测量测量G G点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度(4)(4)若系统动量守恒，则应有关系

7、式：若系统动量守恒，则应有关系式：_【巩固练习】碰后粘到一起设摆绳长为L，测出摆角和，机械能守恒可得速度为ABA B保证两绳等长【其他实验方案1利用单摆测速利用单摆测速】测出测出相邻计数点间的相邻计数点间的距离距离x，可得速度为可得速度为相邻相邻计数点间计数点间的的时间时间t，光滑桌面通过平衡摩擦力获得光滑桌面通过平衡摩擦力获得光滑桌面通过平衡摩擦力获得光滑桌面通过平衡摩擦力获得【其他实验方案1利用纸带利用纸带】【创新实验方案】例例3 3 利用如图所示的装置做利用如图所示的装置做“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”的实验，质量为的实验，质量为m mA A的钢球的钢球A A用细线悬挂于用细线悬挂于O O点，质量为点，质量为m mB B的钢的钢球球B B放在离地面高度为放在离地面高度为H H的小支柱的小支柱N N上上O O点到点到A A球球心的距离为球球心的距离为L L.使悬线在使悬线在A A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为为，A A球释放后摆动到最低点时恰与球释放后摆动到最低点时恰与B B球正碰，碰撞后，球正碰，碰撞后，A A球把轻质指示针球把轻质指示针OCOC推移到与竖直方向夹角为推移到与竖直方向夹角为处，处，B B球球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D D，保持，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录了多个角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录了多个B B球的球的落点，重力加速度为落点，重力加速度为g g。（悬线长远大于小球半径）。（悬线长远大于小球半径）(1)(1)图中图中x x应是应是B B球初始位置到球初始位置到_的水平距离。的水平距离。(2)(2)为了验证动量为了验证动量守恒，应测量的物理量有守恒，应测量的物理量有_。(3)(3)用测得的物理量表示（用测得的物理量表示（v vA A为为A A球球与与B B球刚要相碰前球刚要相碰前A A球的速度，球的速度，v vA A为为A A球与球与B B球刚相碰后球刚相碰后A A球的速度，球的速度，v vB B为为A A球与球与B B球刚相碰后球刚相碰后B B球的速度）：球的速度）：m mA Av vA A_；m mA Av vA A_；m mB Bv vB B_。

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