高考物理一轮复习-实验-验证动量守恒定律ppt课件

实验实验(shyn)验证动量守恒定律验证动量守恒定律第一页，共38页。实验(shyn)验证动量守恒定律第一页，共38页。1实验目的实验目的验证动量守恒定律验证动量守恒定律2实验原理实验原理在在一一维维碰碰撞撞中中，测测出出物物体体(wt)的的质质量量m和和碰碰撞撞前前后后物物体体(wt)的的速速度度v、v，找找出出碰碰撞撞前前的的动动量量pm1v1m2v2及及碰碰撞撞后后的的动动量量pm1v1m2v2，看看碰碰撞撞前前后后动动量量是是否否守守恒恒第二页，共38页。1实验目的第二页，共38页。3实验器材实验器材(qci)方方案案一一：气气垫垫导导轨轨、光光电电计计时时器器、天天平平、滑滑块块(两两个个)、重重物物、弹弹簧簧片片、细细绳绳、弹弹性性碰碰撞撞架架、胶胶布布、撞撞针针、橡橡皮皮泥泥等等方方案案二二：带带细细线线的的摆摆球球(两两套套)、铁铁架架台台、天天平平、量量角角器器、坐标纸、胶布等坐标纸、胶布等方方案案三三：光光滑滑长长木木板板、打打点点计计时时器器、纸纸带带、小小车车(两两个个)、天平、撞针、橡皮泥天平、撞针、橡皮泥方案四：斜槽、小球方案四：斜槽、小球(两个两个)、天平、复写纸、白纸等、天平、复写纸、白纸等第三页，共38页。3实验器材(qci)第三页，共38页。4实验步骤实验步骤方方案案(fng n)一一：利利用用气气垫垫导导轨轨完完成成一一维维碰碰撞撞实实验验(如如图图1所示所示)图图1第四页，共38页。4实验步骤图1第四页，共38页。(1)测质量：用天平测出滑块质量测质量：用天平测出滑块质量(2)安装：正确安装好气垫导轨安装：正确安装好气垫导轨(3)实实验验：接接通通电电源源(dinyun)，利利用用配配套套的的光光电电计计时时装装置置测测出出两两滑滑块块各各种种情情况况下下碰碰撞撞前前后后的的速速度度(改改变变滑滑块块的的质质量量改变滑块的初速度大小和方向改变滑块的初速度大小和方向)(4)验证：一维碰撞中的动量守恒验证：一维碰撞中的动量守恒第五页，共38页。(1)测质量：用天平测出滑块质量第五页，共38页。方方案案二二：利利用用等等长长悬悬线线悬悬挂挂等等大大小小球球完完成成一一维维碰碰撞撞实实验验(如如图图2所示所示)(1)测质量：用天平测质量：用天平(tinpng)测出两小球的质量测出两小球的质量m1、m2.(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来(3)实实验验：一一个个小小球球静静止止，拉拉起起另另一一个个小小球球，放放下下时时它它们们相相碰碰图图2第六页，共38页。方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图2所示(4)测测速速度度：可可以以测测量量小小球球被被拉拉起起的的角角度度，从从而而算算出出碰碰撞撞前前对对应应小小球球的的速速度度，测测量量碰碰撞撞后后小小球球摆摆起起的的角角度度，算算出出碰碰撞撞后后对对应小球的速度应小球的速度(5)改变条件：改变碰撞条件，重复改变条件：改变碰撞条件，重复(chngf)实验实验(6)验证：一维碰撞中的动量守恒验证：一维碰撞中的动量守恒第七页，共38页。第七页，共38页。方方案案三三：在在光光滑滑桌桌面面上上两两车车碰碰撞撞(pn zhun)完完成成一一维维碰碰撞撞(pn zhun)实验实验(如图如图3所示所示)图图3第八页，共38页。方案三：在光滑桌面上两车碰撞(pn zhun)完成一(1)测质量：用天平测出两小车的质量测质量：用天平测出两小车的质量(2)安安装装(nzhung)：将将打打点点计计时时器器固固定定在在光光滑滑长长木木板板的的一一端端，把把纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器，连连在在小小车车的的后后面面，在在两两小小车车的的碰碰撞撞端分别装上撞针和橡皮泥端分别装上撞针和橡皮泥(3)实实验验：接接通通电电源源，让让小小车车A运运动动，小小车车B静静止止，两两车车碰碰撞撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动(4)测测速速度度：通通过过纸纸带带上上两两计计数数点点间间的的距距离离及及时时间间由由v算算出出速度速度(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验改变条件：改变碰撞条件，重复实验(6)验证：一维碰撞中的动量守恒验证：一维碰撞中的动量守恒第九页，共38页。(1)测质量：用天平测出两小车的质量第九页，共38页。方方案案四四：利利用用斜斜槽槽上上滚滚下下的的小小球球验验证证(ynzhng)动动量量守守恒恒定定律律(如图如图4所示所示)图图4第十页，共38页。方案四：利用斜槽上滚下的小球验证(ynzhng)动量守恒(1)测测质质量量：用用天天平平测测出出两两小小球球的的质质量量，并并选选定定质质量量大大的的小小球球为入射小球为入射小球(2)安安装装：按按照照图图4所所示示安安装装实实验验装装置置调调整整固固定定斜斜槽槽使使斜斜槽槽底端水平底端水平(3)铺铺纸纸：白白纸纸在在下下，复复写写纸纸在在上上且且在在适适当当位位置置铺铺放放好好记记下下重垂线所指的位置重垂线所指的位置O.(4)放放球球找找点点：不不放放被被撞撞小小球球，每每次次让让入入射射小小球球从从斜斜槽槽上上某某固固定定高高度度处处自自由由滚滚下下，重重复复10次次用用圆圆规规画画尽尽量量小小的的圆圆把把所所有有的的小小球球落落点点圈圈在在里里面面圆圆心心(yunxn)P就就是是小小球球落落点点的的平平均均位置位置第十一页，共38页。(1)测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入(5)碰碰撞撞找找点点：把把被被撞撞小小球球放放在在斜斜槽槽末末端端，每每次次让让入入射射小小球球从从斜斜槽槽同同一一高高度度自自由由滚滚下下，使使它它们们发发生生(fshng)碰碰撞撞，重重复复实实验验10次次用用步步骤骤4的的方方法法，标标出出碰碰后后入入射射小小球球落落点点的的平平均均位位置置M和被撞小球落点的平均位置和被撞小球落点的平均位置N.如图如图5所示所示图图5第十二页，共38页。(5)碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽(6)验验 证证：连连 接接 ON，测测 量量 线线 段段 OP、OM、ON的的 长长 度度(chngd)将将测测量量数数据据填填入入表表中中最最后后代代入入m1OPm1OMm2ON，看在误差允许的范围内是否成立，看在误差允许的范围内是否成立(7)结束：整理好实验器材放回原处结束：整理好实验器材放回原处第十三页，共38页。第十三页，共38页。第十四页，共38页。第十四页，共38页。第十五页，共38页。第十五页，共38页。6注意事项注意事项(1)前提条件前提条件碰撞的两物体应保证碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”(2)方案提醒方案提醒若若利利用用气气垫垫导导轨轨进进行行实实验验，调调整整气气垫垫导导轨轨时时，注注意意利利用用水平仪确保导轨水平水平仪确保导轨水平若若利利用用摆摆球球进进行行实实验验，两两小小球球静静放放时时球球心心应应在在同同一一(tngy)水水平平线线上上，且且刚刚好好接接触触，摆摆线线竖竖直直，将将小小球球拉拉起起后，两条摆线应在同一后，两条摆线应在同一(tngy)竖直面内竖直面内若若利利用用长长木木板板进进行行实实验验，可可在在长长木木板板下下垫垫一一小小木木片片用用以以平衡摩擦力平衡摩擦力第十六页，共38页。6注意事项第十六页，共38页。若利用斜槽小球碰撞应注意：若利用斜槽小球碰撞应注意：a a斜槽末端的切线必须水平；斜槽末端的切线必须水平；b b入入射射小小球球每每次次都都必必须须从从斜斜槽槽同同一一高高度度由由静静止止释释放放(shfng)(shfng)；c c选质量较大的小球作为入射小球；选质量较大的小球作为入射小球；d d实实验验过过程程中中实实验验桌桌、斜斜槽槽、记记录录的的白白纸纸的的位位置置要要始始终终保保持不变持不变(3)(3)探究结论探究结论寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变第十七页，共38页。若利用斜槽小球碰撞应注意：第十七页，共38页。热点一实验原理与操作热点一实验原理与操作【典典例例1】某某同同学学利利用用打打点点计计时时器器和和气气垫垫导导轨轨做做“探探究究碰碰撞撞中中的的不不变变量量”的的实实验验，气气垫垫导导轨轨装装置置如如图图6甲甲所所示示，所所用用的的气气垫垫导导轨轨装装置置由由导导轨轨、滑滑块块、弹弹射射架架等等组组成成在在空空腔腔导导轨轨的的两两个个工工作作面面上上均均匀匀分分布布着着一一定定数数量量的的小小孔孔，向向导导轨轨空空腔腔内内不不断断通通入入压压缩缩空空气气，压压缩缩空空气气会会从从小小孔孔中中喷喷出出，使使滑滑块块稳稳定定(wndng)地地漂漂浮浮在在导导轨轨上上，这这样样就就大大大大减减小小了了因因滑滑块块和和导轨之间的摩擦而引起的误差导轨之间的摩擦而引起的误差第十八页，共38页。热点一实验原理与操作第十八页，共38页。图图6第十九页，共38页。图6第十九页，共38页。(1)下面下面(xi mian)是实验的主要步骤：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；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；向气垫导轨通入压缩空气；把把打打点点计计时时器器固固定定在在紧紧靠靠气气垫垫导导轨轨左左端端弹弹射射架架的的外外侧侧，将将纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器和和弹弹射射架架并并固固定定在在滑滑块块1的的左左端端，调调节节打打点点计计时时器器的的高高度度，直直至至滑滑块块拖拖着着纸纸带带移移动动时时，纸纸带带始始终终在在水平方向；水平方向；第二十页，共38页。(1)下面(xi mian)是实验的主要步骤：第二十页，共使滑块使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块把滑块2放在气垫导轨的中间；放在气垫导轨的中间；先先_，然然后后_，让让滑滑块块带带动动纸纸带带一一起运动；起运动；取取下下纸纸带带，重重复复步步骤骤，选选出出较较理理想想的的纸纸带带如如图图乙乙所示；所示；测测得得滑滑块块1(包包括括撞撞针针)的的质质量量为为310 g，滑滑块块2(包包括括橡橡皮皮泥泥)的的质质量量为为205 g；试试着着完完善善(wnshn)实实验验步步骤骤的内容的内容(2)已已知知打打点点计计时时器器每每隔隔0.02 s打打一一个个点点，计计算算可可知知，两两滑滑块块 相相 互互 作作 用用 前前 质质 量量 与与 速速 度度 的的 乘乘 积积 之之 和和 为为_kgm/s；两两滑滑块块相相互互作作用用以以后后质质量量与与速速度度的的乘乘积积之之和和为为_kgm/s(保保留留三三位位有有效效数数字字)第二十一页，共38页。使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；第二十一页，共38页(3)试试说说明明(shumng)(2)问问中中两两结结果果不不完完全全相相等等的的主主要要原原因因是是_.答案答案(1)接通打点计时器的电源放开滑块接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦纸带与打点计时器的限位孔有摩擦第二十二页，共38页。(3)试说明(shumng)(2)问中两结果不完全相等的【跟踪短训】【跟踪短训】1气气垫垫导导轨轨是是常常用用的的一一种种实实验验仪仪器器，它它是是利利用用气气泵泵使使带带孔孔的的导导轨轨与与滑滑块块之之间间形形成成气气垫垫，使使滑滑块块悬悬浮浮在在导导轨轨上上，滑滑块块在在导导轨轨上上的的运运动动可可视视为为没没有有摩摩擦擦我我们们可可以以用用带带竖竖直直(sh zh)挡挡板板C和和D的的气气垫垫导导轨轨和和滑滑块块A和和B来来验验证证动动量量守守恒恒定定律律，实实验验装装置置如如图图7所所示示(弹弹簧簧的的长长度度忽忽略略不不计计)，采采用用的的实实验步骤如下：验步骤如下：图图7第二十三页，共38页。【跟踪短训】图7第二十三页，共38页。a用天平分别测出滑块用天平分别测出滑块A、B的质量的质量mA、mB；b调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；c在在A和和B间间放放入入一一个个被被压压缩缩的的轻轻弹弹簧簧，用用电电动动卡卡锁锁锁锁定定，静止放置在气垫导轨上；静止放置在气垫导轨上；d用刻度尺测出用刻度尺测出A的左端至的左端至C板的距离板的距离L1；e按按下下电电钮钮放放开开卡卡锁锁，同同时时使使分分别别记记录录滑滑块块A、B运运动动时时间间(shjin)的的计计时时器器开开始始工工作作当当A、B滑滑块块分分别别碰碰撞撞C、D挡挡板板时时停停止止计计时时，记记下下A、B分分别别到到达达C、D的的运运动动时时间间(shjin)t1和和t2.第二十四页，共38页。a用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；第二十四页，共(1)实验中还应测量的物理量是实验中还应测量的物理量是_.(2)利利用用上上述述(shngsh)测测量量的的物物理理量量，验验证证动动量量守守恒恒定定律律的的表表达达式式是是_(3)利利用用上上述述(shngsh)物物理理量量写写出出被被压压缩缩弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能大大小小的的表表达达式式为为_第二十五页，共38页。(1)实验中还应测量的物理量是_第二十六页，共38页。第二十六页，共38页。第二十七页，共38页。第二十七页，共38页。热点热点(r din)二实验数据处理二实验数据处理【典典例例2】如如图图8，用用“碰碰撞撞实实验验器器”可可以以验验证证动动量量守守恒恒定定律律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系图图8第二十八页，共38页。热点(r din)二实验数据处理图8第二十八页，共38(1)实实验验中中，直直接接测测定定(cdng)小小球球碰碰撞撞前前后后的的速速度度是是不不容容易易的的，但但是是，可可以以通通过过仅仅测测量量_(填填选选项项前前的的符符号号)，间间接地解决这个问题接地解决这个问题A小球开始释放高度小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程小球做平抛运动的射程第二十九页，共38页。第二十九页，共38页。(2)图图8中中O点点是是小小球球抛抛出出点点在在地地面面上上的的垂垂直直投投影影实实验验时时，先先让让入入射射球球m1多多次次从从斜斜轨轨上上S位位置置静静止止释释放放，找找到到其其平平均均落落地地点点的的位位置置P，测测量量平平抛抛射射程程OP.然然后后，把把被被碰碰小小球球m2静静置置于于轨轨道道的的水水平平部部分分，再再将将入入射射球球m1从从斜斜轨轨上上S位位置置静静止止释释放放，与小球与小球m2相碰相碰(xin pn)，并多次重复，并多次重复接下来要完成的必要步骤是接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球测量小球m1开始释放高度开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度测量抛出点距地面的高度HD分分别别找找到到m1、m2相相碰碰(xin pn)后后平平均均落落地地点点的的位位置置M、NE测量平抛射程测量平抛射程OM、ON第三十页，共38页。(2)图8中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，先让(3)若若 两两 球球 相相 碰碰 前前 后后 的的 动动 量量 守守 恒恒，其其 表表 达达 式式 可可 表表 示示 为为_(用用(2)中测量的量表示中测量的量表示)(4)经经测测定定，m145.0 g，m27.5 g，小小球球落落地地点点的的平平均均位位置置(wi zhi)距距O点点的的距距离离如如图图9所所示示碰碰撞撞前前、后后m1的的动动量量分分别别为为p1与与p1，则则p1 p1_ 11；若若碰碰撞撞结结束束时时m2的的动动量为量为p2，则，则p1 p211 _.图图9第三十一页，共38页。(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_第三十二页，共38页。第三十二页，共38页。第三十三页，共38页。第三十三页，共38页。第三十四页，共38页。第三十四页，共38页。【跟踪短训】【跟踪短训】2某某同同学学设设计计了了一一个个用用电电磁磁打打点点计计时时器器验验证证动动量量守守恒恒定定律律的的实实验验：在在小小车车A的的前前端端粘粘有有橡橡皮皮泥泥，推推动动小小车车A使使之之做做匀匀速速直直线线运运动动(yndng)，然然后后与与原原来来静静止止在在前前方方的的小小车车B相相碰碰并并粘粘合合成成一一体体，继继续续做做匀匀速速直直线线运运动动(yndng)他他设设计计的的装装置置如如图图10甲甲所所示示在在小小车车A后后连连着着纸纸带带，电电磁磁打打点点计计时时器器所所用用电电源源频频率率为为50 Hz，长长木木板板下下垫垫着着薄薄木木片片以以平衡摩擦力平衡摩擦力图图10第三十五页，共38页。【跟踪短训】图10第三十五页，共38页。(1)若若已已测测得得打打点点纸纸带带如如图图乙乙所所示示，并并测测得得各各计计数数点点间间距距(已已标标在在图图上上)A为为运运动动的的起起点点，则则应应选选_段段来来计计算算A碰碰前前的的速速度度应应选选_段段来来计计算算A和和B碰碰后后的的共共同同速速度度(以以上两空选填上两空选填“AB”或或“BC”或或“CD”或或“DE”)(2)已已测测得得小小车车(xioch)A的的质质量量m10.4 kg，小小车车(xioch)B的的质质量量为为m20.2 kg，则则碰碰前前两两小小车车(xioch)的的总总动动量量为为_kgm/s，碰碰 后后 两两 小小 车车(xioch)的的 总总 动动 量量 为为_kgm/s.第三十六页，共38页。(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在解解析析(1)从从分分析析纸纸带带上上打打点点的的情情况况看看，BC段段既既表表示示小小车车做做匀匀速速运运动动，又又表表示示小小车车有有较较大大(jio d)速速度度，因因此此BC段段能能较较准准确确地地描描述述小小车车A在在碰碰撞撞前前的的运运动动情情况况，应应选选用用BC段段计计算算小小车车A碰碰前前的的速速度度从从CD段段打打点点的的情情况况看看，小小车车的的运运动动情情况况还还没没稳稳定定，而而在在DE段段内内小小车车运运动动稳稳定定，故故应应选选用用DE段段计计算算A和和B碰后的共同速度碰后的共同速度第三十七页，共38页。解析(1)从分析纸带上打点的情况看，BC段既表示小车做匀速答案答案(d n)(1)BCDE(2)0.4200.417第三十八页，共38页。答案(d n)(1)BCDE(2)0.4200.