高中物理(新教材)选修1课件2：1 4 实验：验证动量守恒定律 人教版

第一章动量守恒定律4实验：验证动量守恒定律动量守恒定律的适用条件是系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0。我们生活中的物体受到各种力的作用，难以满足这种理想化的条件。但是，在某些情况下，可以近似满足动量守恒的条件。今天我们就来学习怎样用实验来验证动量守恒定律。思考：我们学习了动量守恒定律，那么我们能否用实验来验证动量守恒定律呢？问题导入一、实验：验证动量守恒定律（一）实验思路碰撞中的特殊情况——一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。虽然物体还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用，但是有些力的矢量和为0，有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。在可以忽略这些外力的情况下，碰撞满足动量守恒定律的条件。课堂探究（二）物理量的测量根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。

m1，v1，v1′，m2，v2，v2′物体的质量可用天平直接测量。本案例中我们利用气垫导轨来减小摩擦力，利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。（三）数据分析检验：碰撞前后总动量是否守恒，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′（三）实验探究：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1.实验器材气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两个(带挡光片)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。实验装置

3.几种不同情形的碰撞（1）选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架滑块碰撞后随即分开。甲：滑块碰撞后分开（2）两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体。乙：滑块碰撞后粘连（3）原来连在一起的物体由于有相互斥力而分开，这也是一种碰撞，例如在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。丙：弹簧使静止滑块分开（3）原来连在一起的物体由于有相互斥力而分开，这也是一种碰撞，例如在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。丙：弹簧使静止滑块分开3.实验步骤（1）用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。（2）安装好安装光电门、气垫导轨并调节气垫导轨水平。（3）使两滑块依次发生甲、乙、丙图所示的碰撞情况，记录挡光时间，计算滑块碰撞前后的速度。（4）验证：滑块碰撞前后动量守恒。（5）整理实验仪器。记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。思考：如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？碰撞前碰撞后质量m1=0.10kgm2=0.15kgm1=0.10kgm2=0.15kg速度v1=0.4m/sv2=-0.2m/sv1

=-0.32m/sv2

=0.28m/smvm1v1+m2v2=m1v1

+m2v2

=4.实验数据甲:滑块碰撞后分开0.01kg·m/s0.01kg·m/s0.011J0.011J在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开，碰撞前后动量守恒，动能大小也不改变。乙:滑块碰撞后粘连碰撞前碰撞后质量m1=0.10kgm2=0.15kgm1=0.10kgm2=0.15kg速度v1=0.2m/sv2=0.628m/sv1

=0.373m/sv2

=0.373m/smvm1v1+m2v2=m1v1

+m2v2

=0.094kg·m/s0.093kg·m/s0.030J0.017J乙:滑块碰撞后粘连碰撞前碰撞后质量m1=0.10kgm2=0.15kgm1=0.10kgm2=0.15kg速度v1=0.2m/sv2=0.628m/sv1

=0.373m/sv2

=0.373m/smvm1v1+m2v2=m1v1

+m2v2

=0.094kg·m/s0.093kg·m/s0.030J0.017J在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动时，两个滑块组成的系统动量守恒，动能减小。碰撞前碰撞后质量m1=0.10kgm2=0.15kgm1=0.10kgm2=0.15kg速度v1=0v2=0v1

=0.225m/sv2

=-0.15m/smvm1v1+m2v2=m1v1

+m2v2

=丙：弹簧使静止滑块分开0000.0042J烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动，两个滑块组成的系统动量守恒，动能增大。弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，滑块的动能增加。5.实验结论：系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒。注意：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。思考：以上各种情况中，碰撞前后物体的动能之和有什么变化？甲:滑块碰撞后分开，碰撞前后物体的动能之和不变。乙:滑块碰撞后粘连，碰撞后物体的动能减小。丙：弹簧使静止滑块分开，碰撞后物体的动能增大。6.系统误差主要来源于装置本身是否符合要求，即：①碰撞是否为一维碰撞。②实验是否满足动量守恒的条件。如斜槽末端切线方向是否水平，两碰撞球是否等大。(2)偶然误差：主要来源于质量和速度的测量。例1.在“验证动量守恒定律”的实验中，也可以探索mv2这个量(对应于动能)的变化情况．

（1）若采用弓形弹片弹开滑块的方案，如图甲所示，弹开后的mv2的总量_________(填“大于”“小于”或“等于”)弹开前mv2的总量，这是因为——————————————————————————————————————大于弹片的弹性势能转化为滑块的动能，滑块的动能增加。典例精析（2）若采用图乙所示的方案，碰撞前mv2的总量______(填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的总量，说明弹性碰撞中，__________守恒。（3）若采用图丙所示的方案，碰撞前mv2的总量_____(填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的总量，说明非弹性碰撞中，存在__________损失。等于机械能大于机械能1.在气垫导轨上进行实验时首先应该做的是(

)A．给气垫导轨通气B．给光电计时器进行归零处理C．把滑块放到导轨上D．检查挡光片通过光电门时是否能够挡光计时A课堂达标2.（多选）在利用气垫导轨探究验证动量守恒的实验中,下列因素可导致实验误差的是(

)A.导轨安放不水平B.小车上挡光板倾斜C.两小车质量不相等D.两小车碰撞后连在一起AB3.在用打点计时器做“验证动量守恒定律”实验时，下列哪些操作是正确的是（）A．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C．释放小车时让小车紧靠打点计时器D．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源B4.

(多选)某同学利用光电门和气垫导轨做验证动量守恒定律实验，下列说法正确的是（）A．滑块质量用天平测B．挡光片的宽度用刻度尺测C．挡光片通过光电门的时间用秒表测D．挡光片通过光电门的时间用打点计时器测AB5.(多选)在“验证动量守恒定律”的实验中，若用气垫导轨和光电计时装置进行探究，则需用的测量仪器(或工具)还有（）A.停表B.天平C.毫米刻度尺D.螺旋测微器BC备用工具&资料4.

(多选)某同学利用光电门和气垫导轨做验证动量守恒定律实验，下列说法正确的是（）A．滑块质量用天平测B．挡光片的宽度用刻度尺测C．挡光片通过光电门的时间用秒表测D．挡光片通过光电门的时间用打点计时器测AB2.（多选）在利用气垫导轨探究验证动量守恒的实验中,下列因素可导致实验误差的是(

)A.导轨安放不水平B.小车上挡光板倾斜C.两小车质量不相等D.两小车碰撞后连在一起AB一、实验：验证动量守恒定律（一）实验思路碰撞中的特殊情况——一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。虽然物体还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用，但是有些力的矢量和为0，有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。在可以忽略这些外力的情况下，碰撞满足动量守恒定律的条件。课堂探究（二）物理量的测量根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。

m1，v1，v1′，m2，v2，v2′物体的质量可用天平直接测量。本案例中我们利用气垫导轨来减小摩擦力，利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。（三）数据分析检验：碰撞前后总动量是否守恒，即m1v1＋m