高三物理复习 实验16：验证动量守恒定律课件 新人教版.ppt

实验16 验证动量守恒定律 一 实验目的1 探究碰撞中的不变量 2 探究一维弹性碰撞的特点 二 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 m1v1 m2v2 看碰撞前后动量是否守恒 三 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 四 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 探究碰撞中的不变量 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 探究碰撞中的不变量 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 x t算出速度 5 改变条件 改变碰撞条件 重复实验 6 探究碰撞中的不变量 五 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 探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变 六 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 热点一实验原理的考查 解析 1 分析纸带上的点迹可以看出 bc段既表示小车做匀速运动 又表示小车具有较大的速度 故bc段能准确地描述小车a碰前的运动情况 应当选择bc段计算小车a碰前的速度 而de内小车运动稳定 故应选择de段计算碰后a和b的共同速度 2 小车a碰撞前的速度m s 1 050m s小车a在碰撞前 mav0 0 40 1 050kg m s 0 420kg m s碰后a和b的共同速度m s 0 695m s碰撞后a和b m1 m2 v共 0 20 0 40 0 695kg m s 0 417kg m s结论 在误差许可的范围内 碰撞中mv的矢量和是守恒的 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3 5 2 3所示 弹簧的长度忽略不计 采用的实验步骤如下 a 用天平分别测出滑块a b的质量ma mb b 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l1 e 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是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 热点二实验数据的处理 图3 5 2 3 测量的物理量为b的右端至d板的距离l2 不水平等造成误差 有测量时间 距离等存在误差 由于阻力 气垫导轨 解析 1 要测量b的速度必须要先测出b的位移和该位移所用时间 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