202X屆高考物理一輪復習實驗課8驗證動量守恒定律課件新人教版

1、實驗課實驗課8 8驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律-2-一、實驗目的驗證動量守恒定律。二、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度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。三、實驗器材方案一:氣墊導軌、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:帶細繩的擺球(相同的兩套)、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)量不同的小球兩個、重垂線一條、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓

2、規(guī)、三角板。-3-四、實驗步驟1.方案一:利用氣墊導軌驗證一維碰撞中的動量守恒(1)測質(zhì)量:用天平測出滑塊的質(zhì)量。(2)安裝:正確安裝好氣墊導軌。(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(改變滑塊的質(zhì)量;改變滑塊的初速度大小)。(4)驗證:一維碰撞中的動量守恒。-4-2.方案二:利用擺球驗證一維碰撞中的動量守恒(1)測質(zhì)量:用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝:把兩個等大的擺球用等長懸線懸掛起來。(3)實驗:一個擺球靜止,拉起另一個擺球,放下時它們相碰。(4)測速度:測量擺球被拉起的角度,從而算出碰撞前對應擺球的速度;測量碰撞后擺球擺起的角度,從而

3、算出碰撞后對應擺球的速度。(5)改變條件:改變碰撞條件,重復實驗。(6)驗證:一維碰撞中的動量守恒。-5-3.方案三:利用光滑桌面上兩小車相碰驗證一維碰撞中的動量守恒(1)測質(zhì)量:用天平測出兩小車的質(zhì)量m1、m2。(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的限位孔連在小車的后面,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,把兩小車連接在一起共同運動。 (4)測速度:通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由 算出速度。(5)改變條件:改變碰撞條件,重復實驗。(6)驗證:一維碰撞中的動量守恒。-6-4.方案四:

4、利用平拋運動規(guī)律驗證動量守恒定律(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球為入射小球。(2)按要求安裝好實驗裝置,并調(diào)整斜槽使斜槽末端切線水平。(3)白紙在下,復寫紙在上,在適當位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。(4)不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下,重復10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面,圓心P就是小球落點的平均位置。-7-(5)把被碰小球放在斜槽末端,讓入射小球從斜槽上同一高度自由滾下,使它們發(fā)生碰撞,重復實驗10次。用步驟(4)的方法,標出碰后入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N。(6)測量OP、OM、ON的長度,在誤差允許的范圍

5、內(nèi),看m1OP=m1OM+m2ON是否成立。(7)整理好實驗器材并放回原處。(8)實驗結論:在誤差允許的范圍內(nèi),討論碰撞系統(tǒng)的動量是否守恒。-8-五、數(shù)據(jù)處理(1)速度的測量-9-(2)驗證的表達式方案一、二、三:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2。方案四:m1OP=m1OM+m2ON。-10-六、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。(1)碰撞是否為一維碰撞。(2)實驗是否滿足動量守恒的條件,如氣墊導軌是否水平等。2.偶然誤差:主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量。-11-七、注意事項1.碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”。2.若利用氣墊導軌進行實驗,調(diào)整氣墊導軌時,注意利用

6、水平儀確保導軌水平。3.若利用擺球進行實驗,兩小球靜放時球心應在同一水平線上,且剛好接觸,擺線豎直,將小球拉起后,兩條擺線應在同一豎直平面內(nèi)。4.若利用長木板進行實驗,可在長木板下墊一個小木片以平衡摩擦力。5.若利用斜槽進行實驗,入射球質(zhì)量m1要大于被碰球質(zhì)量m2,即m1m2,防止碰后m1被反彈,且兩球半徑r1=r2=r。-12-考向1考向2考向3實驗原理與操作實驗原理與操作例1某同學用如圖甲所示裝置來驗證動量守恒定律,實驗時先讓小球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痕跡,重復10次。然后再把小球b靜置在斜槽軌道末端,讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下,和小球b

7、相碰后,兩球分別落在記錄紙的不同位置處,重復10次?；卮鹣铝袉栴}:-13-考向1考向2考向3(1)在安裝實驗器材時斜槽的末端應。 (2)小球a、b質(zhì)量ma、mb的大小關系應滿足mamb,兩球的半徑應滿足rarb。(均選填“”“=(3)AC(4)B-15-考向1考向2考向3實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2下圖是用來驗證動量守恒的實驗裝置,彈性球1用細線懸掛于O點,O點下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實驗時,調(diào)節(jié)懸點,使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高。將球1拉到A點,并使之靜止,同時把球2放在立柱上。釋放球1,當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞,碰后球1向左最遠可擺到

8、B點,球2落到水平地面上的C點。測出有關數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒?，F(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b,C點與桌子邊沿間的水平距離為c。-16-考向1考向2考向3(1)還需要測量的量是 、 和。 (2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù),該實驗中動量守恒的表達式為。(忽略小球的大小)解析 (1)要驗證動量守恒,必須知道兩球碰撞前后的動量變化,根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b,由機械能守恒可以求出碰撞前后的速度,故只要再測量彈性球1的質(zhì)量m1,就能求出彈性球1的動量變化。根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高h和桌面高h0就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化,故只要測量彈性球2的質(zhì)量和立

9、柱高h、桌面高h0就能求出彈性球2的動量變化。(2)根據(jù)(1)的解析可以寫出動量守恒的方程-17-考向1考向2考向3答案 (1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2立柱高h桌面高h0-18-考向1考向2考向3實驗探究拓展實驗探究拓展本實驗的創(chuàng)新點是在實驗器材方面使用氣墊導軌。兩個滑塊均在氣墊導軌上運動,摩擦阻力可忽略不計,兩滑塊碰撞前后的速度由紙帶得出,進而驗證動量守恒,或結合能量守恒進行驗證。-19-考向1考向2考向3例3某同學利用電火花計時器和氣墊導軌做驗證動量守恒定律的實驗。氣墊導軌裝置如圖甲所示,所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣,空氣會從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地懸浮在導軌上,這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差。-20-考向1考向2考向3(1)下面是實驗的主要步驟:安裝好氣墊導軌,調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導軌水平;向氣墊導軌通入壓縮空氣;把電火花計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側,將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端,調(diào)節(jié)打點計時器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動時,紙帶始終在水平方向;使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩;把滑塊2放在氣墊導軌的中間;先,然后,讓滑塊帶動紙帶一起運動;取下紙帶,重復步驟,選出理想的紙帶如圖乙所示;測得滑塊1的質(zhì)量為310