实验七　验证动量守恒定律 物理教学课件

动量动量第第 六六 章章实验七验证动量守恒定律实验七验证动量守恒定律0202实 验 能 力0303实 验 创 新栏目导航0101实 验 基 础0101实 验 基 础一、实验目的一、实验目的验证动量守恒定律验证动量守恒定律二、实验原理二、实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度和碰撞前后物体的速度v、v，找出碰撞前的，找出碰撞前的动量动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒，看碰撞前后动量是否守恒三、实验器材三、实验器材方案一方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个两个)、重物、弹簧片、细绳、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等方案二：方案二：带细线的摆球带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等方案三：方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个两个)、天平、撞针、橡皮、天平、撞针、橡皮泥泥方案四：方案四：斜槽、小球斜槽、小球(两个两个)、天平、复写纸、白纸等、天平、复写纸、白纸等四、实验步骤四、实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示如图所示)1测质量：测质量：用天平测出滑块质量用天平测出滑块质量2安装：安装：正确安装好气垫导轨正确安装好气垫导轨3实验：实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量改变滑块的初速度大改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向小和方向)4验证：验证：一维碰撞中的动量守恒一维碰撞中的动量守恒方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图所示如图所示)1测质量：测质量：用天平测出两小球的质量用天平测出两小球的质量m1、m2.2安装：安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来把两个等大小球用等长悬线悬挂起来3实验：实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰4测速度：测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度5改变条件：改变条件：改变碰撞条件，重复实验改变碰撞条件，重复实验6验证：验证：一维碰撞中的动量守恒一维碰撞中的动量守恒方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图所示如图所示)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安装：安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥3实验：实验：接通电源，让小车接通电源，让小车A运动，小车运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动中，把两小车连接成一体运动方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示如图所示)1测质量：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射小球用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球2安装：安装：按照图中所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平按照图中所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平3铺纸：铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好记下重垂线所指的位白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好记下重垂线所指的位置置O.4放球找点：放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复下，重复10次用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面圆心次用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面圆心P就是小球就是小球落点的平均位置落点的平均位置5碰撞找点：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同一高度自把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次用步骤次用步骤4的方法，标出碰后入射小球落的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置点的平均位置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.如图所示如图所示6验证：验证：连接连接ON，测量线段，测量线段OP、OM、ON的长度将测量数据填入表的长度将测量数据填入表中最后代入中最后代入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：结束：整理好实验器材放回原处整理好实验器材放回原处某同学用如图某同学用如图1所示装置通过半径相同的所示装置通过半径相同的A、B两球两球(mAmB)的碰撞来的碰撞来验证动量守恒定律图中验证动量守恒定律图中PQ是斜槽，是斜槽，QR为水平槽实验时先使为水平槽实验时先使A球从斜槽上某一球从斜槽上某一固定位置固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作操作10次，得到次，得到10个落点痕迹再把个落点痕迹再把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球仍球仍从位置从位置G由静止开始滚下，和由静止开始滚下，和B球碰撞后，球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作痕迹，重复这种操作10次图次图1中中O点是水平槽末端点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点在记录纸上的垂直投影点B球落点痕迹如图球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺所在的平面，米尺的零点与的零点与O点对齐点对齐图图1 图图2 (1)碰撞后碰撞后B球的水平射程应取球的水平射程应取_ cm.(2)在以下选项中，本次实验必须进行测量的有在以下选项中，本次实验必须进行测量的有_(填选项号填选项号)A水平槽上未放水平槽上未放B球时，测量球时，测量A球落点位置到球落点位置到O点的距离点的距离BA球与球与B球碰撞后，测量球碰撞后，测量A球及球及B球落点位置到球落点位置到O点的距离点的距离C测量测量A球或球或B球的直径球的直径D测量测量A球和球和B球的质量球的质量(或两球质量之比或两球质量之比)E测量水平槽面相对于测量水平槽面相对于O点的高度点的高度(3)实验中，关于入射球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是实验中，关于入射球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是()A释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确球速度的测量越准确C释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小小，误差越小D释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小越小答案：答案：(1)65.7(65.565.9均可均可)(2)ABD(3)C解析：解析：(1)用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面，可知圆心的位置是用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面，可知圆心的位置是65.7 cm，这也是小球落点的平均位置，这也是小球落点的平均位置(2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m1、m2，三个落点到三个落点到O点的距离点的距离x1、x2、x3，所以应选所以应选A、B、D(3)入射球的释放点越高入射球的释放点越高，入射球碰前速度越大入射球碰前速度越大，相碰时内力越大相碰时内力越大，阻力的影响阻力的影响相对越小相对越小，可以较好的满足动量守恒的条件可以较好的满足动量守恒的条件，也有利于减小测量水平位移时的相对也有利于减小测量水平位移时的相对误差误差，从而使实验的误差减小从而使实验的误差减小，选项选项C正确正确0202实 验 能 力2验证的表达式验证的表达式方案一、二、三方案一、二、三：m1v1m2v2m1v1m2v2.方案四：方案四：m1OPm1OMm2ON二、注意事项二、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(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平平(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：若利用斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；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；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变(2014全国新课标全国新课标)现利用如图所示的装置验证动量守恒定律在图现利用如图所示的装置验证动量守恒定律在图中，气垫导轨上有中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图图中未画出中未画出)的纸带相连；滑块的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器器(未完全画出未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间可以记录遮光片通过光电门的时间实验测得滑块实验测得滑块A的质量的质量m10.310 kg，滑块，滑块B的质量的质量m20.108 kg，遮光片的宽，遮光片的宽度度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率；打点计时器所用交流电的频率f50.0 Hz.将光电门固定在滑块将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，一向右的初速度，使它与使它与B相碰碰后光电计时器显示的时间为相碰碰后光电计时器显示的时间为tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带，碰撞前后打出的纸带如图所示如图所示答案：答案：见解析见解析谢谢观看