选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律图片ppt课件

这是一份选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律图片ppt课件，共55页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，实验思路，动量守恒，物理量的测量，数据分析，参考案例，光电计时器，刻度尺，课内互动探究等内容，欢迎下载使用。

1．掌握验证动量守恒定律的实验思路和实验方法；明确实验所需测量的物理量。2．设计实验方案，进行数据处理，得出实验结论，验证动量守恒定律。3．通过实验验证，进一步领会守恒思想。
条直线运动，创造条件，使系统所受外力的矢量和近似为0，满足_______________的条件。
研究对象确定后，还需要明确所需测量的物理量和实验器材。需要测量物体的_________，以及两个物体发生碰撞前后各自的_________。物体的质量可用_________直接测量。
选取质量不同的两个物体进行碰撞，测出物体的质量(m1，m2)和碰撞前后的速度(v1，v1′，v2，v2′)，若满足m1v1＋m2v2＝____________________，则验证了碰撞前后总_________守恒。
m1v1′＋m2v2′
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1．实验器材：气垫导轨、_______________、天平、_________(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。2．实验原理：(1)调整导轨使之处于_________状态，并使光电计时器系统正常工作。(2)速度的测量：记录滑块上挡光片的宽度Δx以及光电计时器显示的 挡光时间Δt，利用公式v＝_________计算出两滑块碰撞前后的速度。
方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1．实验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量______同的小球，重垂线，复写纸，白纸，_________，____________，圆规，三角板等。2．实验的基本思想——转化法：不易测量量转化为易测量量的实验设计思想。
3．实验原理：(1)让一个质量较大的小球从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的另一质量较小的小球发生碰撞，之后两小球都做_________运动。(2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间_________。如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平_________。
研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
要点提炼1.实验装置：如图所示。
3．碰撞情境的实现利用轻质弹簧、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等设计各种类型的碰撞，通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。(1)情境1：质量不同的两滑块，一静一动碰撞；(2)情境2：两滑块追碰、相向碰，碰撞后分开；(3)情境3：两滑块挤压弹簧后用细线连接，烧断细线后两滑块分开；(4)情境4：两滑块碰撞后，撞针插入橡皮泥中，使滑块连成一体。
4．数据记录与处理(1)规定正方向，碰撞前后速度的方向与正方向相同为正，相反为负。(2)通过计算碰撞前后的总动量，检验是否满足动量守恒定律。
典例剖析1．(2023·湖北高二期中)某同学用如图所示气垫导轨和压力传感器验证动量守恒实验，实验步骤如下：①用托盘天平测出两滑块的质量m1、m2②将m2右移，压缩右侧弹簧至一定长度，然后由静止释放m2，使得m2与m1碰撞后反弹
(1)在实验之前还需要进行的实验操作有( 　　)A．测量弹簧的原长B．在使用之前将压力传感器调零C．测出初始时m1、m2到左右两侧压力传感器的距离D．记录下m1、m2碰撞后到压缩左右两侧压力传感器到最大示数的时间(2)为使m2与m1碰撞后反弹，需保证m2______m1(填“>”“＝”“<”)。(3)m2碰前初速度为__________(用题目所给字母表示)。
解析：(1)不需要测量弹簧原长，A错误；在使用之前将压力传感器调零，为后续实验和测量工作打下基础，B正确；m1、m2在气垫导轨上做匀速运动，不需要测出初始时m1、m2到左右两侧压力传感器的距离，C错误；压缩弹簧所需时间对实验没有影响，不需要测量，D错误。(2)为使m2与m1碰撞后反弹，需保证m2 用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块A和B相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。(1)实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为t1、t2，若t1______t2(选填“>”“＝”或“<”)，则说明气垫导轨水平。
(2)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，A与B碰撞后A再次通过光电门1的时间为Δt2，滑块B通过光电门2的时间为Δt3。为完成该实验，还必须测量的物理量有______。A．挡光片的宽度dB．滑块A的总质量m1C．滑块B的总质量m2D．光电门1与光电门2的间距L(3)若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式 为：__________________(用已知量和测量量表示)。
解析：(1)当气垫导轨水平时，滑块A在导轨上做匀速直线运动，所以滑块A经过两光电门时用时相等，即t1＝t2。(2)本实验需要验证动量守恒定律，所以在实验中必须要分别测量滑块A、B的总质量和碰撞前后的速度，速度可以根据挡光片的宽度和滑块通过光电门的时间求解，两挡光片的宽度相等，可以在数据处理的过程中消去，所以不需要测量挡光片的宽度，故选BC。
研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
要点提炼1.测质量：用天平测出两个小球的质量，并选质量大的小球为入射小球。2．实验装置：将斜槽安装在水平桌面上，并调整斜槽使其末端水平，在地面上铺上白纸，上面再铺好复写纸，记下重垂线所指的位置O。
3．实验操作(1)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定位置处自由滚下。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。(2)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽固定位置处自由滚下，使它们发生碰撞，重复10次，用(1)中的方法，标出入射小球发生碰撞后落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。
(3)连接O、N。测量线段OP、OM、ON的长度，将测量数据代入公式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立，如成立，则碰撞前后动量守恒。
4．注意事项(1)“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。(2)斜槽末端必须水平。(3)入射球的质量应大于被碰球的质量。(4)入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下。
典例剖析2．为了验证碰撞中的动量守恒，某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做实验。①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2；②按照如图所示，安装好实验装置；将轨道固定在桌边，使轨道的末端点的切线水平；③先不放小球m2，让小球m1从轨道G处由静止开始滚下，落到复写纸上，在下面的白纸上留下落点痕迹，多次重复上述操作；
④将小球m2放在轨道末端点C处，让小球m1从轨道G处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，两球分别在白纸上留下各自的落点痕迹，多次重复上述操作；⑤在记录纸上确定M、P、N为三个落点的平均位置，其中N点为不放小球m2时小球m1落点的平均位置，用毫米刻度尺量出各个落点位置到轨道末端投影点O的距离分别为OM、ON、OP。
(1)关于实验操作，下列说法正确的是_________。(填选项前的字母)A．实验过程中白纸和复写纸可以随时调整位置B．以最小的圆圈住小球的落地点，则该圆的圆心可视为小球落点的平均位置C．两个小球的质量需要满足m1小于m2，且轨道表面必须光滑D．小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的M点，m2的落点是图中的P点
(2)只要满足关系式_____________________，则说明碰撞过程两小球动量是守恒的；(用m1、m2、OM、ON、OP表示)(3)只要满足关系式_________________________，则说明碰撞过程两小球动能是守恒的。(用OM、ON、OP表示)解析：(1)实验过程中白纸必须始终放在复写纸的下面，不能调整位置，故A错误；以最小的圆圈住小球的落地点，则该圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故B正确；为了防止小球m1弹回，两个小球的质量需要满足m1大于m2，轨道表面不必光滑，故C错误；小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的M点，m2的落点是图中的P点，故D正确。
m1ON＝m1OM＋m2OP
m1ON2＝m1OM2＋m2OP2
如图为验证动量守恒定律实验装置。(1)在不放小球m2时，让小球m1从斜槽导轨的水平槽口抛出，利用光电门传感器测量小球通过光电门的时间为t0并显示在计算机屏幕上。
(2)把小球m2放在斜槽末端水平位置处(光电门左侧)，小球m1从斜槽相同位置处由静止开始滚下，使它们发生碰撞。为减小实验误差，在两球碰撞后使m1球不反弹，所选用的两小球质量关系应为m1______m2(选填“>”“<”“＝”)；碰后小球m1通过光电门的时间为t1，小球m2通过光电门的时间为t2，则t1______t2(选填“>”“<”“＝”)。m1落地时间为t1′，m2落地时间为t2′，则t1′______t2′(选填“>”“<”“＝”)。
解析：(2)为减小实验误差，在两球碰撞后m1球不反弹，所选用的两小球质量关系应为m1>m2。碰后小球m1通过光电门的时间为t1，小球m2通过光电门的时间为t2。因为碰后m1的速度小于m2的速度，所以t1>t2。碰后平抛运动的高度一样，故时间一样，t1′＝t2′。(3)由动量守恒可得m1v0＝m1v1＋m2v2，
1．如图是用气垫导轨验证动量守恒定律的实验装置，滑块1的质量m1＝0.20 kg，滑块2的右端面固定一小块橡皮泥，其总质量m2＝0.10 kg。两滑块上均装有宽度d＝0.50 cm的遮光条，在两滑块间合适位置装有光电门1，在滑块2左侧适当位置装有光电门2。将滑块1置于导轨右端，然后用橡皮锤水平敲击滑块1，滑块1经过光电门1，光电计时器显示的时间为0.050 s，滑块1与滑块2碰撞后粘在一起，碰撞后滑块2与滑块1先后经过光电门2，光电计时器显示的时间分别为0.068 s和0.065 s。请回答下列问题：
(1)对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为__________kg·m/s，碰撞后系统的总动量为___________kg·m/s。(计算结果均保留2位有效数字)(2)由(1)中计算结果可以看出，碰撞前后系统的总动量并不完全相等，你认为产生这一差异的原因是________________________。
(2)据题意知，两滑块先后通过光电门的时间变小，说明碰撞后两滑块做加速运动，原因是气垫导轨右端高，则碰撞前后系统的总动量并不完全相等，产生差异的原因是导轨不平，右端高，合外力不为0，不符合动量守恒的条件。
2．某同学在做“验证动量守恒定律”的实验，装置如图甲所示。(1)需要的测量仪器或工具有_______________。A．秒表B．天平C．刻度尺D．重锤E．打点计时器　F．圆规
(2)正确完成本实验，必须符合的条件是____________。A．两小球碰撞时，球心必须在同一高度上B．斜槽轨道末端必须水平C．入射小球和被碰小球的质量必须相等，且大小相同D．入射小球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下(3)某次实验中得出的落点情况如图乙所示，忽略本次实验的误差，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为___________。
(4)对本实验产生误差的主要原因，表述正确的是_________。A．碰撞前入射小球的速度方向与碰撞后两小球的速度方向不在同一直线上B．倾斜部分轨道对入射小球的摩擦C．没有测量高度，无法算出具体的平抛时间D．测量长度的误差
解析：(1)BCDF，其中圆规用于找小球的平均落点。(2)ABD正确。两球球心在同一高度、斜槽末端水平，都是保证小球碰后做平抛运动。(3)据动量守恒定律有m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，代入数据有m1×0.255 0 m＝m1×0.155 0 m＋m2×0.380 0 m，解得m1∶m2＝19∶5。(4)两小球必须正碰，所以A正确；轨道不光滑不影响实验数据测量，B错；由于每次做平抛运动高度相同，所以时间相同，所以不需要测时间，C错；测量水平距离时有测量误差，D正确。
3．如图甲所示为验证动量守恒定律的实验装置图，小车A前端有固定的撞针，后端拴接纸带，纸带穿过打点计时器(不计纸带和打点计时器之间的摩擦力)，小车B右端粘有橡皮泥。接通打点计时器电源，轻推一下小车A，小车A做匀速运动，然后与静止的小车B发生碰撞后一起运动，已知打点计时器打点频率为50 Hz。
(1)平衡摩擦力过程中，轻推小车A打出的纸带如图乙所示，说明长木板垫______了(选填“高”或“低”)。
(2)平衡摩擦力后，打出的纸带如图丙所示，已知小车A的质量为m1＝0.3 kg，小车B的质量为m2＝0.2 kg，则碰撞前系统的总动量为_______kg·m/s，碰撞后系统的总动量为_________kg·m/s，由此可以得到的结论是_________________________________。(结果均保留3位有效数字)
在误差允许范围内，系统的动量守恒
4．(2024·河南南阳高二检测)用如图所示的装置可以验证碰撞中的动量守恒，AB为竖直面内末端水平的轨道，斜面顶端与B端平齐。实验时先让质量为m1的球从斜槽上某一固定位置A由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到斜面上的E点；再把质量为m2的球放在水平轨道末端，让m1球仍从位置A由静止滚下，m1球和m2球碰撞后分别落到斜面上的D、F点，图中D、E、F到抛出点B的距离分别为LD、LE、LF。
(1)实验中造成误差的可能情况有_________(填选项前的字母)。A．线段BE、BD、BF长度的测量B．轨道不光滑C．轨道末端不水平D．轨道末端到对应点的竖直高度未测量(2)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为__________________________(用题中所给的已知字母表示)。
解析：(1)线段长度的测量存在偶然误差，对实验结果可能产生误差，故A正确；只要每次都在轨道同一位置静止释放质量为m1的球，就可以保证碰撞前速度大小相等，轨道是否光滑对本实验无影响，故B错误；本实验是用平抛运动规律间接测量速度，若轨道末端不水平，就不是做平抛运动，对实验结果会造成误差，故C正确；本实验斜面倾角一定，不需要测量高度的具体值(证明见下面解析)，故D错误。