高三复习物理课件：6.4实验：验证动量守恒定律

欢迎进入物理课堂 2 第4讲实验 验证动量守恒定律 第六章 动量 3 1 实验目的 验证碰撞中的动量守恒2 实验原理 质量为m1和m2的两个小球发生正碰 若碰前m1运动 m2静止 根据动量守恒定律应有 m1v1 m1v1 m2v2 因小球从斜槽上滚下后做平抛运动 由平抛运动知识可知 只要小球下落的高度相同 在落地前运动的时间就相同 4 小球的水平速度若用飞行时间作时间单位 在数值上就等于小球飞出的水平距离 所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离 代入公式就可验证动量守恒定律 即m1OP m1OM m2ON 式中OP OM和ON的意义如图6 4 1所示 5 需要测量的物理量 1 入射球质量m1和被碰球质量m2 2 入射球平抛运动的水平位移OP 碰撞后两球的水平位移OM和ON 图6 4 1 6 3 实验器材 斜槽 大小相等质量不同的小钢球两个 重垂线一条 白纸 复写纸 天平一台 刻度尺 圆规 三角板4 实验步骤 1 用天平测出两个小球质量m1 m2 2 按图6 4 2所示 安装好实验装置 使斜槽的末端点切线水平 被碰小球放在斜槽前端边缘处 7 图6 4 2 8 3 在地上铺一张白纸 白纸上铺放复写纸 当小球落在复写纸上时 便在白纸上留下了小球落地的痕迹 4 在白纸上记下重垂线所指的位置 5 先不放上被碰小球 让入射小球从斜槽上同一高度滚下 重复10次 用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面 圆心P就是小球落点的平均位置 9 6 把被碰小球放在斜槽前端边缘处 让入射小球从原来的高度滚下 使它们发生碰撞 重复实验10次 用同样的方法标出碰撞后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N 7 用刻度尺测量线段OM OP ON的长度 把两个小球的质量和相应的长度数值代入m1OP m1OM m2ON看是否成立 8 整理好实验器材放回原处 10 5 减小误差的措施 1 两球是否做对心碰撞是产生误差的一个原因 实验时应使两球碰撞时的球心在同一水平面上 2 小球落点位置确定得是否准确是产生误差的另一个原因 因此在确定落点位置时 应严格按步骤去做 3 入射小球每次是否从同一高度无初速滑下是产生误差的又一个原因 实验时无论是否放有被碰小球 入射小球每次都应从同一高度无初速滑下 11 6 注意事项 1 斜槽轨道末端的切线必须水平 判断是否水平的方法是将小球放在斜槽轨道平直部分任一位置 若小球均能保持静止 则表明斜槽末端已水平 2 入射小球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放 可在斜槽适当高度处固定一挡板 使小球靠着挡板 然后释放小球 12 3 入射球的质量应大于被碰球的质量 4 实验过程中确保实验桌 斜槽 记录用白纸的位置要始终保持不变 5 在计算时一定要注意m1 m2和OP OM和ON的对应关系 6 应尽可能在斜槽较高的地方由静止释放入射小球 13 在做 碰撞中的动量守恒 实验中 必须要求 A 斜槽轨道必须是光滑的B 斜槽轨道末端的切线必须水平C 入射球和被碰球的质量必须相等 大小相同D 入射球每次必须从同一高度由静止滚下验证碰撞中的动量守恒 BD 14 斜槽末端必须水平 如果不水平 在碰撞方向动量不守恒 同时物体也不是平抛 就不能用m1OP m1OM m2ON来处理 至于斜槽是否光滑 只要每次从同一高度滑下 克服摩擦阻力的功相同 就不影响实验 如果小球质量相同可能出现入射小球停下而另一个球以同样速度飞出 弹性碰撞 15 气垫导轨 如图6 4 3甲 工作时 空气从导轨表面的小孔喷出 在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层 使滑块不与导轨表面直接接触 大大减小了滑块运动时的阻力 为了验证动量守恒定律 在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块 16 每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连 两个打点计时器所用电源的频率均为b 气垫导轨正常工作后 接通两个打点计时器的电源 并让两滑块以不同的速度相向运动 两滑块相碰后粘在一起继续运动 图6 4 3乙为某次实验打出的 点迹清晰的纸带的一部分 在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带 用刻度尺分别量出其长度s1 s2和s3 17 若题中各物理量的单位均为国际单位 那么 碰撞前两滑块的动量大小分别为 两滑块的总动量大小为 碰撞后两滑块的总动量大小为 重复上述实验 多做几次 若碰撞前 后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等 则动量守恒定律得到验证 0 2abs1 0 2abs3 0 2ab s1 s3 0 4abs2 18 图6 4 3 19 验证动量守恒定律 动量p mv 根据v s 5T 可知两滑块碰前的速度分别为v1 0 2s1b v2 0 2s3b 则碰前动量分别为0 2abs1和0 2abs3 总动量大小为av1 av2 0 2ab s1 s3 碰撞后两滑块的总动量大小为2av 2as2 5T 0 4abs2 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全