1.4實驗：驗證動量守恒定律課件高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

第一章動量守恒定律第4節(jié)實驗：驗證動量守恒定律++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++高中物理2019人教版-選擇性必修第一冊-BHGZWLLXJ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

知識回顧1、動量守恒定律的內(nèi)容？

如果一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2、動量守恒定律的表達式？

p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′3、動量守恒的條件？①

系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零②

合外力不為零，但內(nèi)力?外力，且作用時間極短，如爆炸，碰撞等。③

系統(tǒng)在某一方向上合外力為零，可認為系統(tǒng)在該方向上動量守恒。

一、實驗思路1、為了方便實驗與計算，應該設計那種情景驗證動量守恒定律？碰撞

為了簡便，可使兩個物體碰撞前后均沿同一直線運動（一維碰撞）。2、實驗中需要測量哪些物理量？①

物體的質(zhì)量:m1和m2②

物體碰撞前后的速度:v1、v2、v1'、v2'想一想：如何測量物體碰撞前后的速度？根據(jù)你所學以往知識能說出幾種。①

利用打點計時器測速②

利用光電門測速③

利用平拋運動測速

……

二、方案設計（一）、氣墊導軌光電門法①利用氣墊導軌來減小摩擦力。②利用光電計時器測量滑塊碰撞前后的速度。③通過在滑塊上添加已知質(zhì)量的物塊來改變碰撞物體的質(zhì)量。想一想：氣墊導軌是否需要調(diào)成水平？

實驗時氣墊導軌需要調(diào)成水平，使物塊在導軌上能做勻速直線運動。（一）、氣墊導軌光電門法本實驗可以研究以下幾種情況的碰撞：碰撞后分開碰撞后連成一體分裂為兩部分向相反方向運動原來連在一起的物體由于有相互斥力而分開，這也是一種碰撞（一）、氣墊導軌光電門法碰撞情況Ⅰ:碰撞后分開運動滑塊A撞擊靜止滑塊B（mA＞mB）彈性碰撞架滑mAv1=mA·v2+mBv3碰撞情況Ⅱ:

碰撞后連成一體（一）、氣墊導軌光電門法運動滑塊A撞擊靜止滑塊B，撞后兩者粘在一起。mAv=(mA+mB)v共（一）、氣墊導軌光電門法碰撞情況Ⅲ:

分裂為兩部分，向相反方向運動

兩個滑塊間放置一輕質(zhì)彈簧，擠壓兩個滑塊使彈簧壓縮，并用一根細線將兩個滑塊固定。燒斷細線，彈簧彈開后落下，兩個滑塊由靜止向相反方向運動。0=mAvA-mBvB（一）、氣墊導軌光電門法注意事項：①

實驗之前需要將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平；②實驗時應該確保發(fā)生的是一維碰撞；③記錄數(shù)據(jù)時應規(guī)定正方向，若速度方向與規(guī)定方向相反，則取負值。誤差分析：(1)碰撞可能不是精確的一維碰撞。(2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空氣阻力等)的影響帶來的誤差。(3)測量和讀數(shù)的準確性帶來的誤差，實驗中應規(guī)范測量和讀數(shù)，同時增加測量次數(shù)，取平均值，盡量減小偶然誤差的影響。（二）、平拋運動法1、思路:

使入射小球從斜槽不同高度處滾下，測出兩球的質(zhì)量以及它們每次碰撞前后的速度，就可以驗證動量守恒定律。小球碰撞前后瞬間的速度方向都是水平的，由平拋知識有：v1=x1/tv1′=x1′/tv2=x2/t可以不測速度的具體數(shù)值，用水平位移x代替速度進行驗證。本實驗設計思想巧妙之處在于用長度測量代替速度測量。思想方法：等效替代2、物理量的測量:小球質(zhì)量

——用天平測量碰撞前后瞬間的速度

——用平拋知識求出（二）、平拋運動法3、實驗要點:

①

為防止入射球反彈，選質(zhì)量大的小球為入射小球（m1＞m2）②

為保證對心碰撞，兩球的半徑應相等（r1=r2）③

安裝實驗裝置時，應使斜槽末端水平。④

為便于確定小球水平位移，可用鉛垂線記錄斜槽末端在水平地面投影的位置（O點位置）；在水平地面上適當位置鋪放白紙，在白紙上鋪放復寫紙

，確定小球落點的位置。⑤每次小球下滑要從同一位置處由靜止釋放，用球心在水平地面的投影點到平均落點的距離表示小球的水平位移。圓心為小球平均落點（二）、平拋運動法

思考與討論：①

使用的斜槽必須要光滑嗎?②實驗中需要測量時間嗎？需要測量桌面的高度嗎？③

怎么分清圖中的三個落點？④

請寫出驗證關系式。驗證動量守恒定律2、數(shù)據(jù)測量：由m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'知，需測質(zhì)量和速度3、實驗方案：1、實驗思路：

利用一維內(nèi)力遠大于外力碰撞的方式，驗證動量守恒①氣墊導軌光電門法②平拋運動法

課堂小結(jié)1．現(xiàn)用如圖所示裝置驗證動量守恒定律，現(xiàn)給滑塊A向右的初速度，使它與靜止的B相碰。碰前與光電門1相連的光電計時器顯示的時間是t1，碰后與光電門1相連的光電計時器顯示的時間是t2，與光電門2相連的光電計時器顯示的時間是t3，滑塊A的質(zhì)量m1，滑塊B的質(zhì)量m2(1)驗證碰撞中動量守恒，需驗證表達式為_______（用m1,m2,t1,t2,t3表示）(2)要驗證碰撞是彈性碰撞，需要驗證的表達式為_______（用t1,t2,t3表示）(3)假設碰撞是彈性碰撞，為保證碰后A向左運動，則m1

m2（填>,<或=）2．如圖所示為“驗證動量守恒定律”實驗裝置的示意圖。（1）在以上幾個量中必須測量的是OP、OQ、________的距離。除這些量外，實驗中還應測量的物理量是入射小球的質(zhì)量m1和__________（用文字表述，并明確一個表示該量的符號）。（2）實驗最終要驗證的表達式為____________________。（用上邊的符號表示）（3