【红对勾】高考物理复习 实验16 验证动量守恒定律课件.ppt

实验十六验证动量守恒定律 梳理知识突破难点 课前自主学习 实验目的1 验证一维碰撞中的动量守恒 2 探究一维弹性碰撞的特点 实验原理在一维碰撞中 测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v v 找出碰撞前的动量p m1v1 m2v2及碰撞后的动量p m1v 1 m2v 2 看碰撞前后动量是否守恒 实验器材方案一 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 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 大小相等质量不同的小钢球两个 重垂线一条 白纸 复写纸 天平 刻度尺 圆规 三角板 实验步骤方案一 利用气垫导轨完成一维碰撞实验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 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 改变滑块的质量 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 方案二 利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验1 测质量 用天平测出两小球的质量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 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 重复实验 6 验证 一维碰撞中的动量守恒 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 4 若利用斜槽进行实验 入射球质量应大于被碰球质量 且入射球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放 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 误差分析1 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 如气垫导轨是否水平 两球是否等大 长木板实验是否平衡掉摩擦力 2 偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量 3 改进措施 1 设计方案时应保证碰撞为一维碰撞 且尽量满足动量守恒的条件 2 采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差 师生互动规律总结 课堂讲练互动 例 如图2所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图 1 若入射小球质量为m1 半径为r1 被碰小球质量为m2 半径为r2 则 a m1 m2 r1 r2b m1 m2 r1m2 r1 r2d m1 m2 r1 r2 2 为完成此实验 以下所提供的测量工具中必需的是 填下列对应的字母 a 直尺b 游标卡尺c 天平d 弹簧秤e 秒表 3 设入射小球的质量为m1 被碰小球的质量为m2 p为碰前入射小球落点的平均位置 则关系式 用m1 m2及图中字母表示 成立 即表示碰撞中动量守恒 题后反思本题比较全面地考查了此实验中的要点 如对斜槽轨道末端的要求 小球质量的要求 实验测量中的注意点等 对于验证碰撞中的动量守恒实验方法很多 如可用气垫导轨进行验证 还可以用平抛运动与圆周运动结合进行验证等 1 若已得到打点纸带如图3b所示 并测得各计数点间的距离 在图上标出a为运动起始的点 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 填ab bc cd de 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 kg m s 碰后总动量 kg m s 感悟真题检验技能 随堂巩固训练 1 在 验证动量守恒定律 的实验中 入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放 这是为了使 a 小球每次都能水平飞出槽口b 小球每次都以相同的速度飞出槽口c 小球在空中飞行的时间不变d 小球每次都能对心碰撞解析 入射球每次滚下都应从斜槽上同一位置无初速释放 是为了使每次碰撞时动量保持不变 故b正确 答案 b 1 实验中必须要求的条件是 a 斜槽必须是光滑的b 斜槽末端的切线必须水平c m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度d m1每次必须从同一高度处滚下 2 实验中必须测量的物理量是 a 小球的质量m1和m2b 小球起始高度hc 小球半径r1和r2d 小球起飞的时间te 桌面离地面的高度hf 小球飞出的水平距离x 解析 本题考查验证动量守恒定律实验的基本原理和实验方法 1 实验中为保证小球做平抛运动 斜槽末端必须水平 要使两球碰后均平抛 两球心必须在同一高度 要保证小球m1碰前速度不变 m1每次必须从同一高度滚下 斜槽没必要保证光滑 故b c d正确 2 必须测量两球质量m1 m2和小球平抛的水平距离 故选a f 答案 1 bcd 2 af 解析 虽然小球每次从同一点无初速度释放 但是由于在操作过程中的偶然因素的影响 不会每次都落到同一个点上 否则就没有必要重复10次了 因此 选项a是错误的 b是正确的 在实验中寻求落点 是利用半径尽可能小的圆把p1 p2 p3 p10圈住 这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置p 因此 选项c是错误的 d是正确的 答案 bd 5 2009 四川高考 气垫导轨 如图6甲 工作时 空气从导轨表面的小孔喷出 在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层 使滑块不与导轨表面直接接触 大大减小了滑块运动时的阻力 为了验证动量守恒定律 在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块 每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连 两个打点计时器所用电源的频率均为b 气垫导轨正常工作后 接通两个打点计时器的电源 并让两滑块以不同的速度相向运动 两滑块相碰后粘在一起继续运动 图乙为某次实验打出的 点迹清晰的纸带的一部分 在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带 用刻度尺分别量出其长度s1 s2和s3 若题中各物理量的单位均为国际单位 那么 碰撞前两滑块的动量大小分别为 两滑块的总动量大小为 碰撞后两滑块的总动量大小为 重复上述实验 多做几次 若碰撞前 后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等 则动量守恒定律得到验证 6 如图7所示装置来验证动量守恒定律 质量为ma的钢球a用细线悬挂于o点 质量为mb的钢球b放在离地面高度为h的小支柱n上 o点到a球球心的距离为l 使悬线在a球释放前伸直 且线与竖直线夹角为 a球释放后摆到最低点时恰与b球正碰 碰撞后 a球把轻质指示针oc推移到与竖直线夹角 处 b球落到地面上 地面上铺有一张盖有复