【课件】验证动量守恒定律+课件高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

知识回顾1、系统：我们把两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫做一个力学系统。系统可按解决问题的需要灵活选取。

2、内力：系统中物体间的相互作用力叫做内力。3、外力：系统以外的物体施加给系统内任何一个物体的力，叫做外力。4、动量守恒定律：p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′（1）理想条件：系统不受外力作用或F合外=0（2）近似条件：系统所受外力之和不为零，但系统的内力远大于外力，外力可以忽略不计，如:碰撞、爆炸瞬间（3）方向条件：系统受外力，且不能忽略，但在某一方向上所受外力为0，则系统在该方向上动量守恒，第一章动量守恒定律4、验证动量守恒定律CONTENTS01实验思路分析02方案一方案二方案三0304目录思考：动量守恒定律条件是什么？

动量守恒定律的适用条件是系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0。思考：在现实生活中，或者在实验室中，我们很难排除外力的作用，是不是没法做验证动量守恒定律的实验？

我们生活中的物体受到各种力的作用，难以满足系统不受外力这种理想化的条件。但是，可以创造内力远大于外力的实验情景，可以近似满足动量守恒的条件。一、实验思路思考：根据前面学习我们熟悉内力远大于外力的情境是哪种？碰撞思考：为了实验与计算方便我们应该设计那种情景？两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动爆炸反冲思考：为了实验与计算方便我们应该选择那种碰撞？一维碰撞：注意：动量守恒是矢量守恒，要规定正方向

根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。m1，v1，v1′，m2，v2，v2′思考：实验中我们需要测量哪些物理量？碰撞物体的质量可用天平直接测量。思考：物体质量如何测量？思考：物体速度如何测量？你掌握哪些方法可以测量物体速度？方法一：光电门测速方法二：打点计时器测速检验：碰撞前后总动量是否守恒，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2方法三：平抛运动规律测速气垫导轨碰撞滑块光电门L测出滑块经过光电门的时间t，挡光条的宽度为L，则滑块匀速运动的速度为实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。挡光条二、方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒定律mA＞mB,运动滑块A撞击静止滑块B。两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右

运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。弹性碰撞架mAv1=mA·v2+mBv3mAv=(mA+mB)v共0=mAvA-mBvB实验步骤(4)使两滑块依次发生上图三种碰撞情况，计算滑块碰撞前后的速度。(1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。(2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。(6)整理实验仪器，数据处理，寻找守恒量。(5)改变滑块质量，重复步骤(4)。(3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或。4.注意事项（1）保证是一维碰撞。（2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平仪。（3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。（4）考虑到矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。5.误差分析(1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。(2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。(3)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。方案二：用平抛演示仪验证动量守恒定律实验器材被碰小球斜槽（末端水平）入射小球复写纸白纸重垂线天平（测小球质量）、刻度尺(测水平位移）m1OPm1m2MNOP1、质量和半径条件：

入射球质量大于被碰球质量，m1＞m2（防止A球反弹）r1=r2（保证对心碰撞）4.平均落点确定方法：实验原理3、水平位移测量：测球心在水平地面的投影到各小球平均落点的距离斜槽末端切向水平h2、验证原理式：m1v=m1v1+m2v2计算式：m1OP=m1OM+m2ON圆心即为小球平均落点平抛的时间相同1.先用天平称量出两个小球的质量mA、mB。3.在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。2.安装好实验装置，注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。4.在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球mA碰撞前球心的竖直投影点。实验步骤5.先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一位置处静止滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点。圆心即为小球平均落点实验步骤6.把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球从同一位置静止滚下，使它们发生正碰，重复10次，同理求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。7.用刻度尺测出线段OM、OP、ON的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。实验步骤1.斜槽末端要切线要水平；2.每次小球下滑要从同一位置处由静止释放；

3.要保证对心碰撞，两球必须半径相同，质量不同（如铁球碰铝球）；4.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平均落点；注意事项5.用m1OP＝m1OM＋m2ON验证时，两小球的质量和水平位移不能错位各物体落点唯一被确定：最近的落点为入射球碰后落点；最远落点为被碰球落点；中间的为入射球无碰撞落点

。（碰撞后速度要符合物理情景，碰后未反向，后减前增，且V后＜V前）橡皮泥测出相邻计数点间的距离Δx，

求相邻计数点间的时间Δt，光滑桌面效果通过平衡摩擦力获得实验方案三、打点计时器测速验证动量守恒•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••0

••••1

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•••碰前碰时碰后碰后粘到一起θβ设摆长为L=l+r，测出摆角θ和β，可得碰前与碰后速度两绳等长（保证对心碰撞）ABAB实验方案四、单摆测速验证动量守恒悬点间距离为小球直径（保证对心碰撞）

1．现用如图所示装置验证动量守恒定律,气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有弹簧片，滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定完全相同的遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。将光电门2固定在滑块B的右侧，光电门1固定在滑块A的右侧，现给滑块A向右的初速度，使它与静止的B相碰。碰前与光电门1相连的光电计时器显示的时间是t1，碰后与光电门1相连的光电计时器显示的时间是t2，与光电门2相连的光电计时器显示的时间是t3，滑块A的质量m1，滑块B的质量m2（1）验证碰撞中动量守恒，需验证表达式为_______（m1、m2、t1、t2、t3用表示）．（2）要验证碰撞是弹性碰撞，需要验证的表达式为_______（t1、t2、t3用表示）．（3）假设碰撞是弹性碰撞，为保证碰后A向左运动，则m1

m2（填>、<或=）．三、当堂训练2．如图所示为“验证动量守恒定律”实验装置的示意图，下面是本实验中涉及到的部分物理量h∶入射球释放时的高度H∶小球离开斜槽末端平抛的高度OP、OQ、OR∶平抛的水平位移（1）在以上几个量中必须测量的是OP、OQ、__________（填表示物理量的符号）。除这些量外，实验中还应测量的物理量是入射小球的质量m1和__________（用文字表述，并明确一个表示该量的符号）。（2）实验最终要验证的表达式为____________________。（用上边的符号表示）（3）下列哪些做法有助于完成实验，减小实验误差__________。A．实验前仔细调整斜槽，使其末端点的切线水平B．让入射小球的直径大于被碰小球的直径C．改变入射小球滑下的高度h，重复实验，通过多次测量取平均值确定水平位移D．注意在实验中不能移动地面上所铺白纸的位置3、如图所示,利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量,已知遮光片的宽度为L,两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动,经过光电门的时间各自为ΔtA和ΔtB，碰撞后，滑块B和A先后以ΔtB′和ΔtA′经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是：_____

。vAvBvA′vB′L4、某同学设计如图甲所示的装置，通过半径相同的A、B

两球碰撞来探究碰撞过程中的不变量。(1)碰撞后B

球的水平射程是_____cm。65.0(2)(多选)在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是()A.水平槽上未放B

球时，A

球落点位置到O

点的距离OPB.A

B

两球碰撞后，各自落点位置到O

点的距离OM、ON