实验验证动量守恒定律.pptVIP

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 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 m1v1 m2v2 看碰撞前后动量是否守恒 第2讲实验验证动量守恒定律 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铜球两个 重垂线一条 白纸 复写纸 天平 刻度尺 圆规 三角板 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 方案三 在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验1 测质量 用天平测出两小车的质量 2 安装 将打点计时器固定在光滑长木板的一端 把纸带穿过打点计时器 连在小车的后面 在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥 3 实验 接通电源 让小车A运动 小车B静止 两车碰撞时撞针插入橡皮泥中 把两小车连接成一体运动 4 测速度 通过纸带上两计数点间的距离及时间由v 算出速度 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 方案四 碰撞前后的速度测量是实验中误差的主要来源 若采用下列实验方法可避免速度的测量 如图1 2 1所示 将质量分别为m1和m2的两小球发生正碰 若碰前m1运动 m2静止 且m1 m2 根据动量守恒定律应有 m1v1 m1v 1 m2v 2 因小球从斜槽末端飞出后做平抛运动 由平抛运动的知识可知 小球下落高度相同 则飞行时间相同 若用飞行时间作时间单位 则水平速度大小就等于小球飞出的水平距离 则动量守恒时应有 图1 2 1 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 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 例1 如图1 2 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 r1 r2C m1 m2 r1 r2D m1 m2 r1 r2 图1 2 2 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 解析 1 两小球要选等大的 且入射小球的质量应大些 故选C 2 该实验必须测出两球平抛的水平位移和质量 故必须用到直尺和天平 因两球平抛起点相同 不用测小球直径 故用不到B 3 因平抛落地时间相同 可用水平位移代替速度 故关系式为答案 1 C 2 AC 3 例2 气垫导轨是常用的一种实验仪器 它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫 使滑块悬浮在导轨上 滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦 我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不变量 实验装置如图1 2 3所示 弹簧的长度忽略不计 采用的实验步骤如下 图1 2 3 a 用天平分别测出滑块A B的质量mA mBb 调整气垫导轨 使导轨处于水平c 在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧 用电动卡销锁定 静止地放置在气垫导轨上d 用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1e 按下电钮放开卡销 同时使分别记录滑块A B运动时间的计时器开始工作 当A B滑块分别碰撞C D挡板时停止计时 记下A B分别到达C D的运动时间t1和t2 1 实验中还应测量的物理量是 2 利用上述测量的实验数据 得出关系式 成立 即可得出碰撞中守恒的量mv的矢量和 上式中算得的A B两滑块的动量大小并不完全相等 产生误差的原因是 3 利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小 如能 请写出表达式 解答 1 要测量B的速度必须要先测出B的位移和发生该位移所用时间 故还应测量的物理量为B的右端至D板的距离L2 2 因为碰撞之前两物体都静止即总动量为零 所以要得出守恒的量是mv的矢量和 需得到的关系式