高考物理一轮复习实验增分专题7验证动量守恒定律课件.ppt

动量守恒定律及其应用 第六章 实验七验证动量守恒定律 栏目导航 一 实验目的验证碰撞中的动量守恒 二 实验原理在一维碰撞中 测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前 后物体的速度v1 v2及v 1 v 2 找出碰撞前的动量p m1v1 m2v2及碰撞后的动量p m1v 1 m2v 2 看碰撞前 后动量是否守恒 知识梳理 夯实基础 三 实验器材方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验气垫导轨 光电计时器 天平 滑块 两个 重物 弹簧片 细绳 弹性碰撞架 胶布 撞针 橡皮泥 方案二 在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验光滑长木板 打点计时器 纸带 小车 两个 天平 撞针 橡皮泥 方案三 利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验斜槽 大小相等质量不同的小球两个 重锤线一条 白纸 复写纸 天平 刻度尺 圆规 三角板 四 实验步骤方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1 测质量 用天平测出滑块质量 2 安装 正确安装好气垫导轨 如图所示 3 实验 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 改变滑块的质量 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 方案二 在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 1 测质量 用天平测出两小车的质量 2 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 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 如图所示 方案三 利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验 1 先用天平测出小球质量m1 m2 2 按如图所示安装好实验装置 将斜槽固定在桌边 使槽的末端点切线水平 调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度 且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行 以确保正碰后的速度方向水平 3 在地上铺一张白纸 在白纸上铺放复写纸 4 在白纸上记下重锤线所指的位置O 它表示入射球m1碰前的位置 5 先不放被碰小球 让入射小球从斜槽上同一高度处滚下 重复10次 用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面 圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点的平衡位置P 6 把被碰小球放在斜槽的末端 让入射小球从同一高度滚下 使它发生正碰 重复10次 仿上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N 7 过O和N在纸上作一直线 8 用刻度尺量出线段OM OP ON的长度 六 注意事项1 前提条件 碰撞的两物体应保证 水平 和 正碰 2 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 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 4 若利用斜槽小球碰撞应注意 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 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 3 探究结论寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变 七 误差分析1 系统误差主要来源于装置本身是否符合要求 1 碰撞是否为一维碰撞 2 实验是否满足动量守恒的条件 如气垫导轨是否水平 两摆球是否等大 长木板实验是否平衡掉摩擦力 2 偶然误差主要来源于质量m和速度v的测量 考点1数据处理 例1 某同学用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律 实验时用频闪照相机闪光4次拍得照片如图乙所示 已知闪光时间间隔 t 0 02s 不计闪光本身持续时间 已知在这4次闪光的时间内滑块A B均在0 80cm范围内 第一次闪光时 A恰好过x 55cm处 B恰好过x 70cm处 则由图可知 核心考点 分层突破 1 两滑块在x cm处相碰 2 两滑块在第一次闪光后t s时发生碰撞 60 0 01 考点2实验原理 例2 2017 河南郑州质检 如图 用 碰撞实验器 可以验证动量守恒定律 即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系 1 实验中 直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以通过仅测量 填选项前的符号 间接地解决这个问题 A 小球开始释放高度hB 小球抛出点距地面的高度HC 小球做平抛运动的射程 C 2 图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影 实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放 找到其平均落地点的位置P 测出平抛射程OP 然后 把被碰小球m2静置于轨道的水平部分 再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放 与小球m2相碰 并多次重复 接下来要完成的必要步骤是 填选项前的符号 A 用天平测量两个小球的质量m1 m2 m1 m2 B 测量小球m1开始释放高度hC 测量抛出点距地面的高度HD 分别找到m1 m2相碰后平均落地点的位置M NE 测量平抛射程OM ON ADE或DEA或DAE 3 若两球相碰前后的动量守恒 其表达式可表示为 用 2 中测量的量表示 若碰撞是弹性碰撞 那么还应满足的表达式为 用 2 中测量的量表示 m1 OM m2 ON m1 OP m1 OM2 m2 ON2 m1 OP2 考点3实验改进与创新 例3 2018 山东济南质检 为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞 某同学选取了两个体积相同 质量相差比较大的小球 按下述步骤做了如下实验 用天平测出两小球的质量 分别为m1和m2 且m1 m2 按图所示安装好实验器材 将斜槽AB固定在桌边 使槽的末端切线水平 将一斜面BC连接在斜槽末端 先不放小球m2 让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下 记下小球在斜面上的落点位置 将小球m2放在斜槽末端边缘处 让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下 使它们发生碰撞 分别记下小球m1和m2在斜面上的落点位置 用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离 图中D E F点是该同学记下小球在斜面上的落点位置 各点到B点的距离分别为LD LE LF 根据该同学的实验 回答下列问题 1 在不放小球m2时 小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下 m1的落点在图中的 点 把小球m2放在斜槽末端边缘处 小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下 使它们发生碰撞 碰后小球m1的落点在图中的 点 E D AC