2020版高考物理新优选大一轮人教通用版课件:6.4 实验7 验证动量守恒定律 .pptx
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1、实验7 验证动量守恒定律,-2-,一、实验目的 验证动量守恒定律。 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、实验方案、器材、步骤及数据处理 实验方案1.利用气垫导轨完成一维碰撞实验 实验器材 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、橡皮泥等。,-3-,实验步骤 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
2、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。 数据处理 1.滑块速度的测量:v= ,式中x为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出,也可直接测量),t为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。 2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,-4-,实验器材 带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。 实验步骤 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,放下后它们相碰。 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
3、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。,-5-,数据处理 1.摆球速度的测量:v= ,式中h为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度,h可用刻度尺测量(也可由量角器和摆长计算出)。 2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 实验方案3.在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 实验器材 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺。,-6-,实验步骤 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
4、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。,-7-,数据处理 1.小车速度的测量:v= ,式中x是纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量,t为小车经过x的时间,可由打点间隔算出。 2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 实验方案4.利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 实验器材 斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、刻度尺、圆规等。,-8-,实验步骤 1.
5、测质量:用天平测出两小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球。 2.安装:如图所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。 3.铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。 4.放球找点:不放被撞小球,每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。,-9-,5.碰撞找点:把被撞小球放在斜槽末端,每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次。用步骤4的方法,标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。如图所示。,6.验证:连接ON,测量线段OP、
6、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入 ,看在误差允许的范围内是否成立。 7.结束:整理好实验器材放回原处。,数据处理,-10-,四、注意事项 1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2.探究结论:寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变。 五、误差分析 1.系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求。 (1)碰撞是否为一维。 (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,用长木板实验时是否平衡掉摩擦力。 2.偶然误差:主要来源于质量m和速度v的测量。,-11-,考点一,考点二,考点三,实验原理及操作 例1如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,
7、即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。,-12-,考点一,考点二,考点三,(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通过仅测量 (填选项前的字母),间接地解决这个问题。 A.小球开始释放高度h B.小球抛出点距地面的高度H C.小球做平抛运动的射程,-13-,考点一,考点二,考点三,(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP,然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。 接下来要完成的必要步骤是 。(填选项前
8、的字母) A.用天平测量两个小球的质量m1、m2 B.测量小球m1开始释放高度h C.测量抛出点距地面的高度H D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E.测量平抛射程OM、ON,-14-,考点一,考点二,考点三,(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 (用(2)中测量的量表示); 若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为 (用(2)中测量的量表示)。,答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,数据处理和误差分析 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、
9、D的气垫导轨和滑块A、B探究碰撞中的不变量,实验装置如图所示(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,静止放置在气垫导轨上;,-16-,考点一,考点二,考点三,d.用刻度尺测出A的左端至挡板C的距离l1; e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作,当A、B滑块分别碰撞挡板C、D 时计时结束,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及其符号是 。 (2)作用前A、B两滑块质量与速度乘积之和为
10、 ;作用后A、B两滑块质量与速度乘积之和为 。 (3)作用前、后A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等,产生误差的原因有 (至少答出两点)。,-17-,考点一,考点二,考点三,解析: A、B两滑块被压缩的弹簧弹开后,在气垫导轨上运动时可视为匀速运动,因此只要测出A与C的距离l1、B与D的距离l2及A到C、B到D的时间t1和t2,测出两滑块的质量,就可以探究碰撞中的不变量。 (1)实验中还应测量的物理量为B的右端至挡板D的距离l2。,-18-,考点一,考点二,考点三,(3)产生误差的原因: l1、l2、t1、t2、mA、mB的数据测量误差; 没有考虑弹簧推动滑块的加速过程; 滑块并不是做标准
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