教科版高中物理选择性必修第一册第一章动量与动量守恒定律4实验-验证动量守恒定律课件

知识点1

利用抛体运动验证动量守恒定律必备知识清单破4

实验：验证动量守恒定律1.实验思路在一维碰撞中,测出两小球的质量m1、m2和碰撞前后两小球的速度v1、v2、v1'、v2',算出

碰撞前的总动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的总动量p'=m1v1'+m2v2',看碰撞前后总动量是否守恒。2.实验方案利用斜槽实现两小球(半径相同)的一维碰撞,实验装置如图所示。让一个质量较大(质量为m1)的小球(入射小球)从斜槽上滚下,与放在斜槽末端的另一个质量较小(质量为m2)的小球发生碰撞,之后两小球均做平抛运动。3.实验过程(1)用天平测出等大的两小球的质量,并选用质量大的小球为入射小球。(2)安装装置,调整装置使斜槽末端水平并固定斜槽。(3)白纸在下,复写纸在上,并在适当位置铺放好,记下重垂线所指的位置O。(4)不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某固定高度由静止滚下,重复10次,用圆规画尽量小的

圆把小球的所有落点都圈在里面,圆心P就是小球落点的平均位置。(5)把被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽同一高度由静止滚下,使它们发生正碰,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和被碰小球落点的平均位

置N,如图甲、乙。(6)过O和N在纸上作一直线,用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度,将测量数据记录下来。(7)整理好实验器材放回原处。知识辨析在“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”实验中:1.如果入射小球的质量比被碰小球的质量小,可能导致怎样的结果?2.入射小球释放点越高,实验误差是不是就越大?3.使用的斜槽必须要光滑吗?一语破的1.可能使入射小球在碰撞后被反弹。2.不是。入射球的释放点适当调高,碰撞前入射球的速度较大,相碰时相互作用的内力较大,

阻力的影响相对较小,也有利于减小测量水平位移时的相对误差,从而使实验误差减小。3.不是。实验验证的是碰撞前后两小球的总动量是否守恒,斜槽光滑与否对实验无影响。1.数据处理方法(1)利用平抛运动的规律计算速度。测出碰撞前后小球落点到O点的距离xOP、xOM、xON,小球

在空中运动的时间均相同,设为Δt,可得小球平抛运动的初速度为v=

,即可间接得出两小球碰撞前后的速度。(2)因为v∝x,所以可以用水平位移x来代替速度,将验证m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'转变为验证m1·xOP

=m1·xOM+m2·xON,可将对难测物理量(速度)的测量转换为对易测物理量(位移)的测量。2.误差分析(1)系统误差①碰撞若非一维碰撞,会产生系统误差,所以设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。关键能力定点破定点1利用平抛运动验证动量守恒定律的实验要点②碰撞中若不满足动量守恒的条件,如碰撞中受其他力(例如摩擦力)的影响,也会带来系统误差。(2)偶然误差测量和读数的准确性会带来偶然误差,所以实验中应规范测量和读数,同时增加测量次数,取

平均值,尽量减少偶然误差的影响。3.注意事项(1)斜槽末端必须水平;(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放;(3)选质量较大的小球作为入射小球;(4)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。1.实验方案的设计思路实验方案的设计思路,主要区别在以下两个方面:(1)不同的碰撞形式;(2)不同的速度测量方

法。2.常规实验方案除利用气垫导轨验证和利用平抛运动验证外,常用的实验方案还有如下几个:(1)利用打点计时器和纸带验证:利用打点计时器测出两物体作用前后的速度,通常使两物体

作用前一物体匀速运动,另一物体静止在前方,碰撞后以共同的速度运动。测速方法:v=

,Δx为n个计时点之间的距离,T为打点周期。定点2验证动量守恒定律的实验方案设计(2)利用频闪照片验证:利用频闪照相测出两物体作用前后的速度,通常使两物体作用前一物

体匀速运动,另一物体静止在前方,碰撞后两物体向相反方向匀速运动。测速方法:v=

,Δx为两个不同时刻物体位置间的距离,Δt为两时刻的时间间隔。(3)利用摆球验证:用等长的细线悬挂两个大小相同、质量不同的小球,拉起质量大的小球到

某一高度,由静止释放,使两小球在最低点相碰,测出碰撞前后悬线的最大偏角,可代替速度的

测量。测速