高考物理 核心要点突破系列 第8章第六节《实验：验证动量守恒定律》课件 新人教版选修35.ppt

第六节实验 验证动量守恒定律 目标概览学习目标 1 明确实验目的 理解实验原理 2 掌握实验仪器的操作和使用 3 学习对物理量进行测量变换的等效思维方法 重点难点 1 重点 实验操作步骤的正常掌握 2 难点 实验原理的理解 学法指导 1 明确实验原理是进行实验操作的前提 2 弄清实验中的注意事项可减小操作中的实验误差 核心要点突破 课堂互动讲练 随堂达标自测 基础知识梳理 第六节实验 验证动量守恒定律 一 实验目的验证碰撞中的动量守恒 二 实验原理1 质量为m1和m2的两个小球发生正碰 若碰前m1运动 m2静止 根据动量守恒定律应有 m1v1 m1v 1 m2v 2 基础知识梳理 图8 6 1 四 实验步骤1 先用天平测出小球质量m1 m2 2 按图8 6 2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 把被碰小球放在斜槽前端边缘处 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 入射球与被碰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 3 在地上铺一张白纸 在白纸上铺放复写纸 图8 6 2 图8 6 3 4 在白纸上记下重垂线所指的位置o 它表示入射球m1碰前的位置 如图8 6 3所示 5 先不放被碰小球 让入射球从斜槽上同一高度处滚下 重复10次 用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面 圆心就是入射球不碰时的落地点p 6 把被碰小球放在小支柱上 让入射小球从同一高度滚下 使它发生正碰 重复10次 仿步骤 5 求出入射小球落地点的平均位置m和被碰小球落地点的平均位置n 核心要点突破 一 注意事项1 斜槽末端的切线必须水平 2 入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放 3 入射小球质量应大于被碰小球的质量 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 5 小球落地的地面应平坦 坚硬 使着地点清晰 6 落点位置确定 围绕10次落点画一个最小的圆把有效落点围在里面 圆心即所求 二 斜槽末端切线为什么必须保持水平 其水平的标志是什么 因本实验中是用小球运动的水平位移代替其碰撞前或后的速度值的 这只有在每个小球在空中运动时间完全相等的情况下才适用的 这只有在每个小球离开斜槽后都从同高度平抛才能实现 故斜槽末端必须调成水平 斜槽末端是否水平 可用如下简便的方法进行检验 在斜槽末端随意放一小球 若小球能静止不动 则说明斜槽末端已呈水平状态 若小球发生滚动 则说明斜槽末端未调水平 三 为什么必须用质量大的小球作入射小球 由小球碰撞中动量 机械能都守恒可推知 只有质量大的小球碰撞质量小的静止小球 碰后它们的速度方向都沿碰前入射小球速度方向 其平抛水平位移的大小才能代替其平抛初速度大小 若入射小球质量小于被碰小球质量 则碰后入射小球速度反向 无法用该装置确定其反向速度 因此无法完成本实验 四 误差分析1 小球落点位置确定不准确 2 小球的碰撞不是对心正碰 3 释放小球的高度太低 两球碰撞时内力不够大 4 每次释放小球的高度不同 5 测量长度时造成的误差 课堂互动讲练 某同学用图8 6 4所示装置通过半径相同的a b两球的碰撞来验证动量守恒定律 图中pq是斜槽 qr为水平槽 实验时先使a球从斜槽上某一固定位置g由静止开始滚下 落到位于水平地面的记录纸上 留下痕迹 重复上述操作10次 得到10个落点痕迹 再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地方 让a球仍从位置g由静止 开始滚下 和b球碰撞后 a b球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹 重复这种操作10次 图中o点是水平槽末端r在记录纸上的垂直投影点 b球落点痕迹如图8 6 5所示 其中米尺水平放置 且平行于g r o所在的平面 米尺的零点与o点对齐 图8 6 4图8 6 5 1 碰撞后b球的水平射程应取为 cm 2 在以下选项中 哪些是本次实验必须进行测量的 答 填选项号 a 水平槽上未放b球时 测量a球落点位置到o点的距离b a球与b球碰撞后 测量a球落点位置到o点的距离c 测量a球或b球的直径d 测量a球和b球的质量 或两球质量之比 e 测量g点相对于水平槽面的高度 解析 1 图8 6 5中画出了b球的10个落点位置 实验中应取平均位置 方法是 用最小的圆将所有点圈在里面 圆心位置即为落点平均位置 找准平均位置 读数时应在刻度尺的最小刻度后面再估读一位 答案为64 7cm 从64 2cm到65 2cm的范围内都正确 2 被碰小球b和入射小球a都从o点开始做平抛运动 且两球平抛时间相同 以平抛时间为时间单位 则平抛的水平距离在数值上等于平抛初速度 设a未碰b时 平抛水平位移为sa a b相碰后 a b两球的水平位移分别为sa sb a b质量分别为ma mb 则碰前a的动量可写成masa 碰后a b总动量为masa mbsb 要验证动量是否守恒 即验证以上两动量是否相等 所以该实验应测量的物理量有 ma mb sa sa sb 答案 1 64 7 2 abd 思维升华 在验证动量守恒定律的实验中 巧妙地运用了等效代换法 即由平抛运动中物体下落高度相同时 运动的时间相同 因此可用水平分位移来替代平抛运动的初速度 将平抛运动结合于本实验中 极为方便地代换出小球碰撞前后的速度大小 恒定律 的实验装置 如图8 6 6所示 验证弹性碰撞的恢复系数是否为1 实验中使用半径相等的钢质小球1和2 它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞 且小球1的质量大于小球2的质量 实验步骤如下 图8 6 6 安装好实验装置 做好测量前的准备 并记下重垂线所指的位置o 第一步 不放小球2 让小球1从斜槽上a点由静止滚下 并落在地面上 重复多次 用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面 其圆心就是小球落点的平均位置 第二步 把小球2放在斜槽前端边缘处的c点 让小球1从a点由静止滚下 使它们碰撞 重复多次 并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置 第三步 用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离o点的距离 即线段om op on的长度 在上述实验中 1 p点是 的平均位置 m点是 的平均位置 n点是 的平均位置 2 请写出本实验的原理 写出用测量的量表示的恢复系数的表达式 3 三个落地点距o点的距离om op on与实验所用的小球质量是否有关 解析 本题在考查碰撞中动量守恒的基础上 以信息给予的方式推出恢复系数的表达式原理 要求学生在掌握基本原理的前提下 拓展性的独立完成实验 1 p点是实验的第一步中小球1落点的平均位置 m点是实验的第二步中小球1与小球2碰后小球1落点的平均位置 n点是碰