高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 1.7 实验：探究动量守恒定律课件 教科版选修3-5

1、17实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律2 目标定位目标定位1.明明确探究物体碰撞中动量变化规律的基本思确探究物体碰撞中动量变化规律的基本思路路.2.掌握直线运动物体速度的测量方法掌握直线运动物体速度的测量方法.3猜想与假设猜想与假设为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动设两个物体的质量分别为设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为，碰撞后的速度分别为v1、v2，如果速度与我们，如

2、果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值规定的正方向相同取正值，相反取负值根据实验求出两物体碰前动量根据实验求出两物体碰前动量pm1v1m2v2，碰后动量，碰后动量pm1v1m2v2，看，看p与与p是否相等，从而验证动量守恒是否相等，从而验证动量守恒定律定律4实验设计实验设计实实验设计需要考虑的问题：验设计需要考虑的问题：(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上(2)如何测定碰撞前、后两物体的速度如何测定碰撞前、后两物体的速度5实验案例气垫导轨上的实验实验案例气垫导轨上的实验气气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等垫导轨、气泵、光电计时器、天平等气垫

3、导轨装置如图气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图如图2所示，所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由摩擦，这样大大减小了由摩擦产生的影响产生的影响6图图17图图2天平天平光电计时器光电计时器8预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面

4、的表格中预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题问题1问题问题2问题问题39实验步骤实验步骤1如如图图2所示调节气垫导轨，使其水平是否水平可按如下方法所示调节气垫导轨，使其水平是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止2按说明书连接好数字计时器与光电门按说明书连接好数字计时器与光电门3如图如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表

5、格中将实验结果记入设计好的表格中图图3104如图如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架将两滑块从左、所示，在滑块上安装好弹性碰撞架将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度测出门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中它们的质量后，将实验结果记入相应表格中图图4115如图如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮所示，在滑块上安装好撞针及橡

6、皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，测过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中图图5126根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞中动量变化根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞中动量变化的规律的规律气垫导轨实验数据记录表气垫导轨实验数据记录表实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变碰撞碰撞(烧断烧断)前前碰撞碰撞(烧断烧断)后后质量

7、质量m(kg)m1m2m1m2速度速度v(ms1)v1v2v1v2mv(kgms1)m1v1m2v2m1v1m2v2结论结论13典例分析典例分析【例【例1】现现利用图利用图6(a)所示的装置验证动量守恒定律在图所示的装置验证动量守恒定律在图(a)中，气垫导轨上有中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器左侧与打点计时器(图中未画出图中未画出)的纸带相连；滑块的纸带相连；滑块B左侧也带左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出未完全画出)可可以记录遮光片通过光电门的时间以记录遮

8、光片通过光电门的时间图图61415161718【例【例2】某某同学利用气垫导轨做同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的动量变化探究碰撞中的动量变化规律规律”的实验，气垫导轨装置如图的实验，气垫导轨装置如图7所示，所用的气垫导所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成图图719(1)下面是实验的主要步骤：下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；向气垫导轨通入压缩空气；接通光电计时器；接通光电计时器；把滑块把滑块2静止放在气垫导轨的中间；静

9、止放在气垫导轨的中间；滑块滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；释放滑块释放滑块1，滑块，滑块1通过光电门通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块碰撞，碰后滑块1和滑块和滑块2依次通过光电门依次通过光电门2，两滑块通过光，两滑块通过光电门后依次被制动；电门后依次被制动；20读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光通过光电门电门1的挡光时间的挡光时间t110.01 ms，通过光电门，通过光电门2的挡光时间的挡光时间t249.99 ms，滑块，滑块2通过光电门通过光电门2的挡光时间的挡光

10、时间t38.35 ms；测出挡光片的宽度测出挡光片的宽度d5 mm，测得滑块，测得滑块1(包括撞针包括撞针)的质量的质量为为m1300 g，滑块，滑块2(包括弹簧包括弹簧)质量为质量为m2200 g；21 (2)数据处理与实验结论：数据处理与实验结论：实验中气垫导轨的作用是：实验中气垫导轨的作用是：A._，B_.碰撞前滑块碰撞前滑块1的速度的速度v1为为_m/s；碰撞后滑块；碰撞后滑块1的速的速度度v2为为_m/s；滑块；滑块2的速度的速度v3为为_m/s；(结果结果保留两位有效数字保留两位有效数字)在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出碰在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探

11、究出碰撞前后系统的总动量和总动能如何变化？通过对实验数据的撞前后系统的总动量和总动能如何变化？通过对实验数据的分析说明理由分析说明理由a_；b_.22答案答案A.大大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差差B保证两个滑块的碰撞是一维的保证两个滑块的碰撞是一维的0.500.100.60a.系统碰撞前、后质量与速度的乘积之和不变系统碰撞前、后质量与速度的乘积之和不变b碰撞前后总动能不变碰撞前后总动能不变232425【例【例3】某某同学设计了一个用打点计时器做同学设计了一个用打点计时器做“探究碰撞中动量变探究碰撞中动量变化规律化规律”的实验：在小车的实验：

12、在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一相碰并粘合成一体，继续做匀速运动他设计的实验具体装置如图体，继续做匀速运动他设计的实验具体装置如图8所示，在小所示，在小车车A后连着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为后连着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力木板下垫着小木片用以平衡摩擦力图图826(1)若实验已得到的打点纸带如图若实验已得到的打点纸带如图9所示，并测得各计数点间所示，并测得各计数点间距距(标在图上标在图上)，则应该选，则应该选_段来计算段来计算A的碰撞前速度；的碰撞前速度；应选应选_段来计算段来计算A和和B碰后的共同速度碰后的共同速度(选填选填“AB”、“BC”、“CD”或或“DE”)图图927(