高中物理 第1章 动量守恒研究 第3讲 探究动量是否守恒课件 鲁科版选修35.ppt

第1章 动量守恒研究 第3讲实验 探究动量是否守恒 预习导学梳理 识记 点拨 实验目的 探究物体碰撞前后两物体组成的系统总动量的关系 实验器材 气垫导轨 滑块 3块 弹片 天平 光电门 数字毫秒计 实验过程 实验一 实验装置如图1所示 用天平称出两质量相等的滑块 装上相同的挡光板 放在气垫导轨的中部 两滑块靠在一起 用细线拴住后中间压入弹片 处于静止状态 预习导学梳理 识记 点拨 图1 计算p的值 并与分开前的总动量比较得出结论 实验二 增加其中一个滑块的质量 使其质量是另一侧的2倍 重复实验一的操作 求出两侧滑块的总动量p mv1 2mv2 计算p的值 并与分开前的总动量比较 得出结论 实验三 把气垫导轨的一半覆盖上牛皮纸 并用胶带固定后 用两块质量相等的滑块 重复实验一的操作 求出两滑块的总动量p mv1 mv2 计算p的值 并与分开前的总动量比较 得出结论 结论 1 在光滑气垫导轨上无论两滑块质量是否相等 它们被弹开前的总动量为零 弹开后的总动量也为零 2 两滑块构成的系统受到牛皮纸的摩擦力 外力 后 两滑块相互作用后的总动量不为零 即碰撞前后的总动量发生了变化 温馨提示要探究两物体碰撞前后总动量是否守恒 需要测出相互作用前两物体的总动量和相互作用后两物体的总动量 要测动量 需要测出两个物体的质量 质量可以利用天平测量 还要测出相互作用前后两物体运动的速度 速度可以在气垫导轨上利用光电门和数字毫秒计计时测量 课堂讲义理解 深化 探究 例1现利用图2 a 所示的装置验证动量守恒定律 在图2 a 中 气垫导轨上有a b两个滑块 滑块a右侧带有一弹簧片 左侧与打点计时器 图中未画出 的纸带相连 滑块b左侧也带有一弹簧片 上面固定一遮光片 光电计时器 未完全画出 可以记录遮光片通过光电门的时间 图2 实验测得滑块a的质量m1 0 310kg 滑块b的质量m2 0 108kg 遮光片的宽度d 1 00cm 打点计时器所用交流电的频率f 50 0hz 将光电门固定在滑块b的右侧 启动打点计时器 给滑块a一向右的初速度 使它与b相碰 碰后光电计时器显示的时间为 tb 3 500ms 碰撞前后打出的纸带如图2 b 所示 式中 s为滑块在时间 t内走过的路程 设纸带上打出相邻两点的时间间隔为t 则 设在a碰撞前后瞬时速度大小分别为v0 v1 则由图给实验数据代入 式可得 代入题中所给的数据可得 v2 2 86m s 设两滑块在碰撞前后的动量分别为p和p 则p m1v0 p m1v1 m2v2 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为 联立 式并代入有关数据 可得 1 7 5 因此 本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律 答案见解析 例2某同学利用气垫导轨探究两物体作用前后动量是否守恒 气垫导轨装置如图3所示 所用的气垫导轨装置由导轨 滑块 弹射架 光电门等组成 图3 1 下面是实验的主要步骤 安装好气垫导轨 调节气垫导轨的调节旋钮 使导轨水平 向气垫导轨通入压缩空气 接通光电计时器 把滑块2静止放在气垫导轨的中间 滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳 释放滑块1 滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞 碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2 两滑块通过光电门后依次被制动 读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间 t1 10 01ms 通过光电门2的挡光时间 t2 49 99ms 滑块2通过光电门2的挡光时间 t3 8 35ms 测出挡光片的宽度d 5mm 测得滑块1 包括撞针 的质量为m1 300g 滑块2 包括弹簧 质量为m2 200g 2 数据处理与实验结论 实验中气垫导轨的作用是 a b 碰撞前滑块1的速度v1为 m s 碰撞后滑块1的速度v2为 m s 滑块2的速度v3为 m s 结果保留两位有效数字 在误差允许的范围内 通过本实验 同学们能否得出两物体相互作用前后总动量是守恒的 解析 a 大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差 b 保证两个滑块的碰撞是一维的 两物体相互作用前后总动量守恒 原因 系统碰撞之前的质量与速度的乘积m1v1 0 15kg m s 系统碰撞之后的质量与速度的乘积之和m1v2 m2v3 0 15kg m s 答案 2 a 大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差b 保证两个滑块的碰撞是一维的 0 500 100 60 能 对点练习巩固 应用 反馈 1 利用气垫导轨 探究两物体相互作用前后动量是否守恒 时 不需要测量的物理量是 a 滑块的质量b 挡光时间c 挡光片的宽度d 滑块移动的距离解析根据实验原理可知 滑块的质量 挡光时间 挡光片的宽度都是需要测量的物理量 其中滑块的质量用天平测量 挡光时间用光电计时器测量 挡光片的宽度可事先用刻度尺测量 只有滑块移动的距离不需要测量 故选项d正确 d 2 某同学设计了一个用打点计时器 探究两物体作用前后动量是否守恒 实验 在小车a的前端粘有橡皮泥 推动小车a使之做匀速运动 然后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体 继续做匀速运动 他设计的实验具体装置如图4所示 在小车a后连着纸带 电磁打点计时器使用的电源频率为50hz 长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力 图4 1 若实验已得到的打点纸带如图5所示 并测得各计数点间距 标在图上 则应该选 段来计算a的碰撞前速度 应选 段来计算a和b碰后的共同速度 选填 ab bc cd 或 de 图5 解析小车碰前做匀速直线运动 打出纸带上的点应该是间距均匀的 故计算小车碰前的速度应选bc段 cd段上所打的点由稀变密 可见在cd段a b两小车相互碰撞 a b碰撞后一起做匀速直线运动 所以打出的点又是间距均匀的 故应选de段计算碰后的速度 答案bcde 2 已测得小车a的质量ma 0 40kg 小车b的质量mb 0 20kg 由以上测量结果可得 碰前总动量mava kg m s 碰后总动量 ma mb v共 kg m s 由此可得结论 在实验允许的范围内 两物体的总动量 本题计算结果均保留三位有效数字 碰撞前 mava 0 40 1 05kg m s 0