实验证动量守恒定律

1、实验：验证动量守恒定律实验：验证动量守恒定律2【教法探析教法探析】实验目的实验目的1验证一维碰撞中的动量守恒验证一维碰撞中的动量守恒2探究一维弹性碰撞的特点探究一维弹性碰撞的特点实验原理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和碰撞前后物和碰撞前后物体的速率体的速率v、v，找出碰撞前的动量，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看，看碰撞前后动量是否守恒碰撞前后动量是否守恒3实验器材实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针

2、、橡重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥皮泥方案二：带细线的摆球方案二：带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等器、坐标纸、胶布等方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两两个个)、天平、撞针、橡皮泥、天平、撞针、橡皮泥方案四：斜槽方案四：斜槽,大小相等质量不同的小钢球两个，重大小相等质量不同的小钢球两个，重垂线一条，白纸垂线一条，白纸,复写纸，天平一台，刻度尺，圆复写纸，天平一台，刻度尺，圆规规4实验步骤实验步骤方案一：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1测质量

3、：用天平测出滑块质量测质量：用天平测出滑块质量2安装：正确安装好气垫导轨安装：正确安装好气垫导轨3实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出实验：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两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质改变滑块的质量；量；改变滑块的初速度大小和方向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验证：一维碰撞中的动量守恒5方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验验1测质量：用天平测出两小球的质量测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.2安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来安装

4、：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来3实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰它们相碰4测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出测速度：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，测量碰撞后小球摆起的角度，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算出碰撞后对应小球的速度5改变条件：改变碰撞条件，重复实验改变条件：改变碰撞条件，重复实验6验证：一维碰撞中的动量守恒验证：一维碰撞中的动量守恒6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1测质量：用天平测出两小

5、车的质量测质量：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，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车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥3实验：接通电源实验：接通电源,让小车让小车A运动运动,小车小车B静止，两车静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动动7方案四：利用等大小球做平抛运动完成一维碰方案四：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验撞实验1先用天平测出小球质量先用天平测出小球质量m1、m2.8

6、2按图所示那样安装好实验装置，将斜槽固定在桌按图所示那样安装好实验装置，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在白纸上记下重垂线所指的位置在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射，它表示入射小球小球m1碰前的位置碰前的位置95先不放被

7、碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球发生碰撞前的落地点落点圈在里面，圆心就是入射球发生碰撞前的落地点P.6把被碰小球放在斜槽末端边缘处，让入射小球从同把被碰小球放在斜槽末端边缘处，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复一高度滚下，使它发生正碰，重复10次，仿步骤次，仿步骤5求出求出入射小球落地点的平均位置入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平和被碰小球落地点的平均位置均位置N.7过过O和和N在纸上作一直线在纸上作一

8、直线108用刻度尺量出线段用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度把两小的长度把两小球的质量和相应的数值代入球的质量和相应的数值代入m1OPm1OMm2ON，看是否成立看是否成立9整理实验器材放回原处整理实验器材放回原处数据处理数据处理1无论用什么方法都要用天平测出两物体的质量无论用什么方法都要用天平测出两物体的质量2在不同的方案中求出物体作用前后的速度或用等在不同的方案中求出物体作用前后的速度或用等效的物理量表示出来效的物理量表示出来3最后求出作用前后的总动量，然后验证动量是否最后求出作用前后的总动量，然后验证动量是否守恒守恒11【学法导引学法导引】误差分析误差分析1系统误差：主要来源于装置本

9、身是否符合要求，系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：即：(1)碰撞是否为一维碰撞碰撞是否为一维碰撞(2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力力2偶然误差：主要来源于质量偶然误差：主要来源于质量m和速度和速度v的测量的测量12注意事项注意事项1前提条件：碰撞的两物体应保证前提条件：碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正正碰碰”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垫

10、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，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片用以平衡摩擦力13(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把被碰小球放在斜槽末端边缘处把被碰小球放在斜槽末端边缘处入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放入射小

11、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探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变都不改变14例例1.某同学在探究物体弹性碰撞的特点时，某同学在探究物体弹性碰撞的特点时，先提出了如下假设：两个物体碰撞前后各自的质先提出了如下假设：两个物体碰撞前后各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变的；两个物体量与自己的速度的乘积之和是不变的；两个物体碰撞前后各自的质量与自己速度的二次方的乘积之碰撞前

12、后各自的质量与自己速度的二次方的乘积之和是不变的和是不变的.为了验证这个假设为了验证这个假设,该同学设计了如图该同学设计了如图所示的实验装置所示的实验装置15先将弹性小球先将弹性小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样尺寸大小的弹性小球次；再把同样尺寸大小的弹性小球b放在斜槽轨放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让小球道末端水平段的最右端附近静止，让小球a仍从原仍从原固定点由静止开始滚下固定点由静止开始滚下,和小球和小球b相碰后，两小球分相碰后，两小球分别落在记

13、录纸的不同位置处别落在记录纸的不同位置处,重复重复10次次(1)在安装斜槽轨道时，要注意在安装斜槽轨道时，要注意_选择弹性小球选择弹性小球a、b时，小球时，小球a、b的质量的质量ma、mb应该应该满足关系：满足关系：ma_mb(填填“”、“”或或“mb.只有这样才能防止入射的小球反弹回去只有这样才能防止入射的小球反弹回去(2)为了求出动量之间的关系，需要知道两球的质量及为了求出动量之间的关系，需要知道两球的质量及它们的水平速度，而由于平抛运动的竖直方向高度相它们的水平速度，而由于平抛运动的竖直方向高度相同，小球在空中飞行的时间相同，故可测量它们水平同，小球在空中飞行的时间相同，故可测量它们水平

14、方向的距离来比较速度的大小答案为方向的距离来比较速度的大小答案为B、E.1920例例2.如图所示，气垫导轨是常用的一种实验仪器，如图所示，气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板擦我们可以用带竖直挡板C和和D的气垫导轨以及滑块的气垫导轨以及滑块A和和B来探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示来探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示(弹簧弹簧的长度忽略不计的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：，采用的实验

15、步骤如下：21a用天平分别测出滑块用天平分别测出滑块A、B的质量的质量mA、mB.b调整气垫导轨，使导轨处于水平调整气垫导轨，使导轨处于水平c在在A和和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上锁定，静止放置在气垫导轨上d用刻度尺测出用刻度尺测出A的左端至的左端至C板的距离板的距离L1.e按下电钮放开卡销按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块同时使分别记录滑块A、B运动运动时间的计时器开始工作当时间的计时器开始工作当A、B滑块分别碰撞滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下挡板时停止计时，记下A、B分别到达分别到达C、D的运动时的运动时间间

16、t1 和和t2.22(1)实验中还应测量的物理量是实验中还应测量的物理量是_(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式利用上述测量的实验数据，得出关系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量是成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，上的矢量和，上式中算得的式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是产生误差的原因是_(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式能的大小？如能，请写出表达式2324【答案答案】见解析见解析【模拟练习模拟练习】1.在在“验证动量守恒定律验证动量守恒定律

17、”的实验中，关于入射小球在斜槽上的实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中，正确的是释放点的高低对实验影响的说法中，正确的是(BC)A释放点越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，释放点越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，误差越小误差越小B释放点越高，两球碰后水平位移越大，水平位移测量的相释放点越高，两球碰后水平位移越大，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确对误差越小，两球速度的测量越准确25C释放点越高，两球相碰时相互作用的内力越大，碰撞前后释放点越高，两球相碰时相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小动量之差越小，误差越小D释放点越高

18、，入射小球对被碰小球的作用力越大，水平槽释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，水平槽对被碰小球的阻力越小对被碰小球的阻力越小2.在在“碰撞中的动量守恒碰撞中的动量守恒”实验中，产生误差的主要原因有实验中，产生误差的主要原因有(ACD)A碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向B小球在空中飞行时受到空气阻力小球在空中飞行时受到空气阻力C通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差从而带来作图上的误差D测量长度时有误差测量长度时有误差263.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧了的弹簧，如图所示，将这一系统