實驗七　驗證動量守恒定律 物理教學課件

動量動量第第 六六 章章實驗七驗證動量守恒定律實驗七驗證動量守恒定律0202實 驗 能 力0303實 驗 創(chuàng) 新欄目導航0101實 驗 基 礎0101實 驗 基 礎一、實驗目的一、實驗目的驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律二、實驗原理二、實驗原理在一維碰撞中，測出物體的質量在一維碰撞中，測出物體的質量m和碰撞前后物體的速度和碰撞前后物體的速度v、v，找出碰撞前的，找出碰撞前的動量動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前后動量是否守恒，看碰撞前后動量是否守恒三、實驗器材三、實驗器材方案一方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個兩個)、重物、彈簧片、細繩、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等方案二：方案二：帶細線的擺球帶細線的擺球(兩套兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等方案三：方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個兩個)、天平、撞針、橡皮、天平、撞針、橡皮泥泥方案四：方案四：斜槽、小球斜槽、小球(兩個兩個)、天平、復寫紙、白紙等、天平、復寫紙、白紙等四、實驗步驟四、實驗步驟方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗(如圖所示如圖所示)1測質量：測質量：用天平測出滑塊質量用天平測出滑塊質量2安裝：安裝：正確安裝好氣墊導軌正確安裝好氣墊導軌3實驗：實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質量改變滑塊的初速度大改變滑塊的質量改變滑塊的初速度大小和方向小和方向)4驗證：驗證：一維碰撞中的動量守恒一維碰撞中的動量守恒方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖所示如圖所示)1測質量：測質量：用天平測出兩小球的質量用天平測出兩小球的質量m1、m2.2安裝：安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來3實驗：實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰4測速度：測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度5改變條件：改變條件：改變碰撞條件，重復實驗改變碰撞條件，重復實驗6驗證：驗證：一維碰撞中的動量守恒一維碰撞中的動量守恒方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(如圖所示如圖所示)1測質量：用天平測出兩小車的質量測質量：用天平測出兩小車的質量2安裝：安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥3實驗：實驗：接通電源，讓小車接通電源，讓小車A運動，小車運動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動中，把兩小車連接成一體運動方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律(如圖所示如圖所示)1測質量：測質量：用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球2安裝：安裝：按照圖中所示安裝實驗裝置調整固定斜槽使斜槽底端水平按照圖中所示安裝實驗裝置調整固定斜槽使斜槽底端水平3鋪紙：鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好記下重垂線所指的位白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好記下重垂線所指的位置置O.4放球找點：放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復下，重復10次用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面圓心次用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面圓心P就是小球就是小球落點的平均位置落點的平均位置5碰撞找點：碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗10次用步驟次用步驟4的方法，標出碰后入射小球落的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置和被撞小球落點的平均位置N.如圖所示如圖所示6驗證：驗證：連接連接ON，測量線段，測量線段OP、OM、ON的長度將測量數據填入表的長度將測量數據填入表中最后代入中最后代入m1OPm1OMm2ON，看在誤差允許的范圍內是否成立，看在誤差允許的范圍內是否成立7結束：結束：整理好實驗器材放回原處整理好實驗器材放回原處某同學用如圖某同學用如圖1所示裝置通過半徑相同的所示裝置通過半徑相同的A、B兩球兩球(mAmB)的碰撞來的碰撞來驗證動量守恒定律圖中驗證動量守恒定律圖中PQ是斜槽，是斜槽，QR為水平槽實驗時先使為水平槽實驗時先使A球從斜槽上某一球從斜槽上某一固定位置固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復上述由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復上述操作操作10次，得到次，得到10個落點痕跡再把個落點痕跡再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍球仍從位置從位置G由靜止開始滾下，和由靜止開始滾下，和B球碰撞后，球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復這種操作痕跡，重復這種操作10次圖次圖1中中O點是水平槽末端點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點在記錄紙上的垂直投影點B球落點痕跡如圖球落點痕跡如圖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，米尺的零點與的零點與O點對齊點對齊圖圖1 圖圖2 (1)碰撞后碰撞后B球的水平射程應取球的水平射程應取_ cm.(2)在以下選項中，本次實驗必須進行測量的有在以下選項中，本次實驗必須進行測量的有_(填選項號填選項號)A水平槽上未放水平槽上未放B球時，測量球時，測量A球落點位置到球落點位置到O點的距離點的距離BA球與球與B球碰撞后，測量球碰撞后，測量A球及球及B球落點位置到球落點位置到O點的距離點的距離C測量測量A球或球或B球的直徑球的直徑D測量測量A球和球和B球的質量球的質量(或兩球質量之比或兩球質量之比)E測量水平槽面相對于測量水平槽面相對于O點的高度點的高度(3)實驗中，關于入射球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是實驗中，關于入射球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是()A釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小B釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準確球速度的測量越準確C釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內力越大，碰撞前后動量之差越釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小小，誤差越小D釋放點越高，入射小球對被碰小球的作用力越大，軌道對被碰小球的阻力釋放點越高，入射小球對被碰小球的作用力越大，軌道對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)用一盡可能小的圓把小球落點圈在里面，可知圓心的位置是用一盡可能小的圓把小球落點圈在里面，可知圓心的位置是65.7 cm，這也是小球落點的平均位置，這也是小球落點的平均位置(2)本實驗中要測量的數據有：兩個小球的質量本實驗中要測量的數據有：兩個小球的質量m1、m2，三個落點到三個落點到O點的距離點的距離x1、x2、x3，所以應選所以應選A、B、D(3)入射球的釋放點越高入射球的釋放點越高，入射球碰前速度越大入射球碰前速度越大，相碰時內力越大相碰時內力越大，阻力的影響阻力的影響相對越小相對越小，可以較好的滿足動量守恒的條件可以較好的滿足動量守恒的條件，也有利于減小測量水平位移時的相對也有利于減小測量水平位移時的相對誤差誤差，從而使實驗的誤差減小從而使實驗的誤差減小，選項選項C正確正確0202實 驗 能 力2驗證的表達式驗證的表達式方案一、二、三方案一、二、三：m1v1m2v2m1v1m2v2.方案四：方案四：m1OPm1OMm2ON二、注意事項二、注意事項1前提條件前提條件碰撞的兩物體應保證碰撞的兩物體應保證“水平水平”和和“正碰正碰”2方案提醒方案提醒(1)若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平平(2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內(3)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力(4)若利用斜槽小球碰撞應注意：若利用斜槽小球碰撞應注意：斜槽末端的切線必須水平；斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質量較大的小球作為入射小球；選質量較大的小球作為入射小球；實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變(2014全國新課標全國新課標)現利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律在圖現利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律在圖中，氣墊導軌上有中，氣墊導軌上有A、B兩個滑塊，滑塊兩個滑塊，滑塊A右側帶有一彈簧片，左側與打點計時器右側帶有一彈簧片，左側與打點計時器(圖圖中未畫出中未畫出)的紙帶相連；滑塊的紙帶相連；滑塊B左側也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時左側也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器器(未完全畫出未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間可以記錄遮光片通過光電門的時間實驗測得滑塊實驗測得滑塊A的質量的質量m10.310 kg，滑塊，滑塊B的質量的質量m20.108 kg，遮光片的寬，遮光片的寬度度d1.00 cm；打點計時器所用交流電的頻率；打點計時器所用交流電的頻率f50.0 Hz.將光電門固定在滑塊將光電門固定在滑塊B的右側，啟動打點計時器，給滑塊的右側，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，一向右的初速度，使它與使它與B相碰碰后光電計時器顯示的時間為相碰碰后光電計時器顯示的時間為tB3.500 ms，碰撞前后打出的紙帶，碰撞前后打出的紙帶如圖所示如圖所示答案：答案：見解析見解析謝謝觀看