实验验证动量守恒定律PPT课件

1、动量的表达式：动量守恒定律：一个系统不受外力或所受外力之和为0，系统总动量保持不变。一个系统不受外力或表达式：p= m v系统不受外力或所受外力之和为零，系统总动量保持不变实验目的 验证两个小球在碰撞前后动量守恒. . 第1页/共34页NMO OPmA只有入射小球从固定点下落时的情况第2页/共34页NMO OPmAmB碰撞时的动态过程第3页/共34页NMO OPmAmB碰撞时的轨迹示意图第4页/共34页【实验目的】利用平抛运动验证动量守恒【实验器材】 天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球 第5页/共34页验证动量守恒定律的实验装置mA

2、mB说明：m mA A 为入射小球，m mB B 为被碰小球。且m mA AmmB Bo装置第6页/共34页实验原理m mA Av vA A=m=mA Av vA A+m+mB Bv vB B2 2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作平抛运动, ,用水平射程间接表示小球平抛的初速度：OP-OP-m mA A以v vA A平抛时的水平射程OM-OM-m mA A以v vA A平抛时的水平射程ON-ON-m mB B以v vB B平抛时的水平射程1 1、两小球在水平方向发生正碰, ,水平方向合外力为零, ,动量守恒。ON=ON-2r(rON=ON-2r(r代表小球的半径) )验

3、证式 m mA AOP=OP=m mA AOM+OM+m mB B(ON-2r(ON-2r）验 证 的 表 达 式 ： m mA AO P = mO P = mA AO M + mO M + mB BO O N N第7页/共34页 实验测量测量的物理量： a a用天平测两球质量m mA A、m mB B b b用游标卡尺测两球的直径D D， 并计算半径r r。 c c水平射程：OPOP、OMOM、ONON第8页/共34页实验步骤、先用天平测量出两个小球的质量m mA A、m mB B。 、安装好实验装置, ,注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。 把被碰球放在斜槽前的支柱上, ,调节实验装置使两

4、球处于同一高度, ,且两球的球心和槽轴线在一直线上, ,两球心间的距离即为槽和支柱间的距离。垫木板和白纸时, ,要使木板水平。准确记下重锤线所指的位置O O。 从而确定0 0点位置第9页/共34页、先不放被碰球B,B,让入射球A A从斜槽上同一高度处滚下, ,重复5 51010次, , 用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面, ,该小圆的圆心, ,就是入射球的落地点P P。 实验步骤第10页/共34页 、过O O、N N在纸上作直线, ,取OOOO2r,O2r,O即为被碰球被碰时球心投影位置。 、把被碰小球B B放在支柱上, ,让入射小球A A从同一高度滚下, ,使它们发生正碰,重复5

5、 51010次, ,仿步骤, ,求出入射小球A A的平均落点M M和被碰小球B B的平均落点N N。 实验步骤第11页/共34页 、用刻度尺量OMOM、OPOP、ONON的长度。把两小球的质量和相应的“速度数值代入表达式看是否成立: : 、整理实验器材，放回原处。 实验步骤验证式 m mA AOP=OP=m mA AOM+OM+m mB B(ON-2r(ON-2r）.mp4第12页/共34页NMOOPm1只有入射小球从固定点下落时的情况第13页/共34页NMOOPm1m2碰撞时的动态过程第14页/共34页NMOOPm1m2碰撞时的轨迹示意图第15页/共34页 由于v v1 1、v v1 1/

6、/、v v2 2/ /均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所以它们飞行时间也相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OPOP、OMOM和O O/ /N N表示。因此只需验证：m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-2r(ON-2r）即可。 【数据处理】第16页/共34页注意事项、斜槽末端要切线要水平; ; 、每次小球下滑要从同一高度处由静止开始; ; 、要保证对心碰撞, ,先调高低, ,再调远近, , 最后调左右; ; 、小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的 圆把所有的小球落点都圈在里面, ,该小圆的 圆心即为小球的

7、平均落点 。 、入射小球的质量m mA A和被碰小球的质量m mB B的 大小关系是 m mA A m mB B 。 第17页/共34页训练1 1、在做碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物理量有 A A、入射小球和被碰小球的质量 B B、入射小球和被碰小球的直径 C C、斜槽轨道的末端距地面的高度 D D、入射球滚下到抛出时的高度差 E E、入射球末碰撞时飞出的水平距离 F F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离 C D高度差高度第18页/共34页 2 2、入射球m m1 1碰撞前的速度以及被碰球m m2 2碰撞后的速度可用其运动的水平位移来表示，图中M M、N N、P P是小球的落点，下

8、列说法中正确的是 A A、O O是被碰球在碰撞前其球心在纸上的垂直投影 B B、O O是碰撞前入射球的球心在纸上的垂直投影 C C、被碰球碰撞后的动量可表示为 D D、入射球碰撞前的动量可表示为21()m O Nm OPOM21()m O Nm OP OMABCABC训练第19页/共34页3 3、在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如下图甲、乙两种装置：（1 1）若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是：A.A.直尺 B.B.游标卡尺C.C.天平 D.D.弹簧秤 E.E.秒表（2 2）设入射小球的质量为m m1 1, ,被碰小球的的质量为m m2 2, ,则在用甲装置实验时（P

9、 P为碰前入射小球落点的平均位置），所得“验证动量守恒定律”的结论为（用装置中的的字母表示）_ 入射小球被碰小球重锤线OOMPN甲入射小球被碰小球重锤线OMPN乙ACACNomOMmopm,211m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-2r(ON-2r）因此，需要测小球的直径m ma a OB= m OB= ma a OA OA+ + m mb b OCOC 因此，不需要测小球的直径第20页/共34页入射小球被碰小球重锤线O OMPN甲入射小球被碰小球重锤线OMPN乙装置图测量的物理量： 不用测小球直径验证式测量的物理量： a用天平测两球质量m1、m2 b用游标卡尺测两

10、球的直径D， 并计算半径r。 c水平射程：OP、OM、ONm1OP=m1OM+m2(ON-2r）m1OP=m1OM+m2ON第21页/共34页某同学用下图装置做验证动量守恒定律的实验. .先将a a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下, ,在水平地面上的记录纸上留下压痕, ,重复1010次; ;再把同样大小的b b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止, ,让a a球仍从原固定点由静止开始滚下, ,和b b球相碰后, ,两球分别落在记录纸的不同位置处, ,重复1010次. . ab O A B C H第22页/共34页本实验必须测量的物理量有以下哪些选项 _. _.A.A.斜槽轨道末端到水

11、平地面的高度H H B.B.小球a a、b b的质量m ma a、m mb b C.C.小球a a、b b的半径r r D.D.小球a a、b b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t t E.E.记录纸上O O点到A A、B B、C C各点的距离OAOA、OBOB、OCOC F.F. a a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h hBE ab O A B C H第23页/共34页这时小球a a、b b的落地点依次是图中水平面上的_点和_点ACma mb，保证碰后两球都向前方运动；不同时落地，无影响，平抛的飞行时间相同 ab O A B C H(2)(2)小球a a、b b的质量mam

12、a、mbmb应该满足什么关系？为什么？（3 3）放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如果不是同时落地，对实验结果有没有影响？为什么？第24页/共34页为测定未放被碰小球时, ,小球a a落点的平均位置, ,把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O O点对齐, ,右图给出了小球a a落点附近的情况, ,由图可得OBOB距离应为_cm._cm.按照本实验方法, ,验证动量守恒的验证式是: :_._.如果两球相碰中有较大的动能损失，即不是弹性碰撞，那么以上验证式还成立吗？为什么？ 4 5 4 6 4745.90m ma a OB OB= = m ma aOA OA + m+ mb b OCOC 成立，动量

13、守恒 ab O A B C H第25页/共34页 ma mb，保证碰后两球都向前方运动； (3) 不同时落地，无影响，平抛的飞行时间相同； (6) 。 答答 案案返回键第26页/共34页 学生实验和练习中的环境不同，造成了b b球的抛出点也不同，处理问题时一定要灵活对待：在学生实验中，a a球的抛出点在斜面的边缘，b b球的抛出点在立柱处。最终要验证的关系式是 m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-2r(ON-2r）。因此，需要测小球的直径。在练习所反映的实验中，两球的抛出点相同，都在斜面的边沿处。最终要验证的关系式是m ma a OB= m OB= ma a OA

14、OA+ + m mb b OC OC 。因此，不需要测小球的直径。第27页/共34页第28页/共34页【实验目的】利用平抛运动验证动量守恒【实验器材】 天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球 第29页/共34页验证动量守恒定律的实验装置验证动量守恒定律的实验装置m1m2说明说明：m1 为入射小球，m2 为被碰小球。且m1m2o返回目录装置第30页/共34页实验原理m mA Av vA A=m=mA Av vA A+m+mB Bv vB B2 2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作平抛运动, ,用水平射程间接表示小球平

15、抛的初速度：OP-OP-入射小球碰前的水平射程OM-OM-入射小球碰后的水平射程O ON-N-被撞小球碰后水平射程验证的表达式：m mA AOP=mOP=mA AOM+mOM+mB BO ON N1 1、两小球在水平方向发生正碰, ,水平方向合外力为零, ,动量守恒。利用平抛运动规律第31页/共34页注意事项、斜槽、斜槽末端要水平末端要水平; ; 、每次小球下滑要从、每次小球下滑要从同一高度同一高度处由处由静止静止下滑下滑; ; 、要保证、要保证对心碰撞对心碰撞, ,先调高低先调高低, ,再调远近再调远近, , 最后调左右最后调左右; ; 、小球的诸多落点要用用圆规画、小球的诸多落点要用用圆规

16、画尽可能小的尽可能小的 圆圆把所有的小球落点都圈在里面把所有的小球落点都圈在里面, ,该小圆的该小圆的 圆心即为小球的平均落点圆心即为小球的平均落点 。 、入射小球的质量、入射小球的质量m mA A和被碰小球的质量和被碰小球的质量m mB B的的 大小关系是大小关系是 m mA A m mB B 。 条条记清！第32页/共34页如图所示为验证碰撞中的动量守恒的实验装置如图所示为验证碰撞中的动量守恒的实验装置. .设入射设入射球质量球质量m m1 1，靶球质量，靶球质量m m2 2，碰撞前，碰撞前m m1 1的速度的速度v v1 1，m m2 2静止，碰静止，碰撞后撞后m m1 1的速度的速度v v