高考物理一轮复习-实验-验证动量守恒定律课件

实验(shíyàn)验证动量守恒定律第一页，共38页。实验(shíyàn)验证动量守恒定律第一页，共38页。1．实验目的 验证动量守恒定律．2．实验原理 在一维碰撞中，测出物体(wùtǐ)的质量m和碰撞前后物体(wùtǐ)的速度v、v′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．第二页，共38页。1．实验目的第二页，共38页。3．实验器材(qìcái) 方案一：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、橡皮泥等． 方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等． 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥． 方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．第三页，共38页。3．实验器材(qìcái)第三页，共38页。4．实验步骤 方案(fāngàn)一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图1所示)图1第四页，共38页。4．实验步骤图1第四页，共38页。(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．(3)实验：接通电源(diànyuán)，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(①改变滑块的质量．②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．第五页，共38页。(1)测质量：用天平测出滑块质量．第五页，共38页。方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图2所示)(1)测质量：用天平(tiānpíng)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．(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．图2第六页，共38页。方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图2所示(4)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，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(chóngfù)实验．(6)验证：一维碰撞中的动量守恒．第七页，共38页。第七页，共38页。方案三：在光滑桌面上两车碰撞(pènɡzhuànɡ)完成一维碰撞(pènɡzhuànɡ)实验(如图3所示)图3第八页，共38页。方案三：在光滑桌面上两车碰撞(pènɡzhuànɡ)完成一(1)测质量：用天平测出两小车的质量．(2)安装(ānzhuāng)：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．(3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B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动．(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝算出速度．(5)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．第九页，共38页。(1)测质量：用天平测出两小车的质量．第九页，共38页。方案四：利用斜槽上滚下的小球验证(yànzhèng)动量守恒定律(如图4所示)图4第十页，共38页。方案四：利用斜槽上滚下的小球验证(yànzhèng)动量守恒(1)测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．(2)安装：按照图4所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平．(3)铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O.(4)放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面．圆心(yuánxīn)P就是小球落点的平均位置．第十一页，共38页。(1)测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入(5)碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生(fāshēng)碰撞，重复实验10次．用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N.如图5所示．图5第十二页，共38页。(5)碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽(6)验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度(chángdù)．将测量数据填入表中．最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立．(7)结束：整理好实验器材放回原处．第十三页，共38页。第十三页，共38页。第十四页，共38页。第十四页，共38页。第十五页，共38页。第十五页，共38页。6．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(tóngyī)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(tóngyī)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．第十六页，共38页。6．注意事项第十六页，共38页。④若利用斜槽小球碰撞应注意：a．斜槽末端的切线必须水平；b．入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放(shìfàng)；c．选质量较大的小球作为入射小球；d．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．第十七页，共38页。④若利用斜槽小球碰撞应注意：第十七页，共38页。热点一实验原理与操作【典例1】某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图6甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定(wěndìng)地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．第十八页，共38页。热点一实验原理与操作第十八页，共38页。图6第十九页，共38页。图6第十九页，共38页。(1)下面(xiàmian)是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；第二十页，共38页。(1)下面(xiàmian)是实验的主要步骤：第二十页，共④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图乙所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g；试着完善(wánshàn)实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为____________kg·m/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为________kg·m/s(保留三位有效数字)．第二十一页，共38页。④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；第二十一页，共38页(3)试说明(shuōmíng)(2)问中两结果不完全相等的主要原因是_________________________________________________.答案(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦第二十二页，共38页。(3)试说明(shuōmíng)(2)问中两结果不完全相等的【跟踪短训】1．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，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直(shùzhí)挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图7所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：图7第二十三页，共38页。【跟踪短训】图7第二十三页，共38页。a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；b．调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡锁锁定，静止放置在气垫导轨上；d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；e．按下电钮放开卡锁，同时使分别记录滑块A、B运动时间(shíjiān)的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间(shíjiān)t1和t2.第二十四页，共38页。a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；第二十四页，共(1)实验中还应测量的物理量是_____________________.(2)利用上述(shàngshù)测量的物理量，验证动量守恒定律的表达式是________________________________________________________________________．(3)利用上述(shàngshù)物理量写出被压缩弹簧的弹性势能大小的表达式为________________________________________________．第二十五页，共38页。(1)实验中还应测量的物理量是_______________第二十六页，共38页。第二十六页，共38页。第二十七页，共38页。第二十七页，共38页。热点(rèdiǎn)二实验数据处理【典例2】如图8，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．图8第二十八页，共38页。热点(rèdiǎn)二实验数据处理图8第二十八页，共38(1)实验中，直接测定(cèdìng)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第二十九页，共38页。第二十九页，共38页。(2)图8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，测量平抛射程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(xiānɡpènɡ)，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、m2B．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(xiānɡpènɡ)后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM、ON第三十页，共38页。(2)图8中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让(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)．(4)经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置(wèizhi)距O点的距离如图9所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶________.图9第三十一页，共38页。(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______第三十二页，共38页。第三十二页，共38页。第三十三页，共38页。第三十三页，共38页。第三十四页，共38页。第三十四页，共38页。【跟踪短训】2．某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动(yùndòng)，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动(yùndòng)．他设计的装置如图10甲所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力．图10第三十五页，共38页。【跟踪短训】图10第三十五页，共38页。(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)．A为运动的起点，则应选________段来计算A碰前的速度．应选________段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)．(2)已测得小车(xiǎochē)A的质量m1＝0.4kg，小车(xiǎochē)B的质量为m2＝0.2kg，则碰前两小车(xiǎochē)的总动量为________kg·m/s，碰后两小车(xiǎochē)的总动量为________kg·m/s.第三十六页，共38页。(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测