高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：验证动量守恒定律教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：验证动量守恒定律教学ppt课件，共24页。PPT课件主要包含了实验思路，2利用光电门测速，实验设计，实验器材，ADE等内容，欢迎下载使用。
碰撞过程——尽管生活中碰撞的物体所受合外力不能为零，但在这一过程中往往内力远大于外力，我们可以近似认为碰撞满足动量守恒定律的条件。
1.生活中什么样的过程可以尽可能的满足动量守恒的条件？
2.实验室中，我们为了实验验证的方便应该设计怎样的碰撞？
一维碰撞——碰撞前后两物体沿同一直线运动，便于数据收集和分析。
1.根据动量守恒定律的表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'，实验中我们需要测量哪些物理量？
（1）测量物体的质量：m1和m2
（2）测量物体碰撞前后的速度：v1、v2、v1'、v2'
2.如何测两个物体的质量？
物体质量可用天平直接测量
3.如何测量物体碰撞前后的速度？根据你所学以往知识能说出几种？
（1）利用打点计时器测速
（3）利用机械能守恒定律测速
（4）利用平抛运动测速
1.实验方案方案(一)：利用气垫导轨完成一维碰撞实验方案(二)：利用平抛运动验证碰撞中的动量守恒
2．实验原理(1)质量的测量：利用天平．(2)速度的测量①方案(一)a．所需测量量：挡光板的宽度Δx、挡光板经过光电门的时间Δt.b．速度的计算：v＝②方案(二)：根据平抛运动知识，将速度的测量转化为长度的测量，用小球碰撞前后落地距离替代碰撞前后的速度．
方案(一)：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。方案(二)：斜槽，两个大小相等、质量不同的小球，铅垂线，复写纸，白纸，天平，刻度尺，圆规，三角板等。
三、实验步骤1.实验设计
方案(一)：利用气垫导轨使两滑块发生一维碰撞，装置如图。
且用以下三种方式分别研究
(2)如图所示，在两滑块上分别装上撞针和橡皮泥，二者相碰撞后粘在一起。研究碰撞中的动量守恒。
(1)如图所示，在两个滑块两端装上弹性碰撞架，研究碰撞中的动量守恒。
(3)如图所示，在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动，研究烧断细线前后的动量守恒。
代入m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(矢量式)，看在误差允许的范围内是否成立。
方案(二)：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律
(1)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)按照如图所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽末端切线水平。(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下铅垂线所指的位置O。
(4)不放被撞小球，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。(5)把被撞小球放在斜槽末端，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)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入自制的表中。计算m1OP及m1OM＋m2ON，看在误差允许的范围内是否相等。
想一想1.为什么要选用质量较大的小球碰撞质量较小的小球，而且两小球的半径应相同？2.本实验方案设计的巧妙之处在哪？
提示　1.避免碰后小球反向运动，另外碰撞应是对心碰撞，这样能减小实验误差。2.用长度测量代替速度测量，即利用平抛运动规律，抓住平抛运动高度相同、时间相等的特点，把测速度大小变成测水平位移的大小。
思考与讨论：为什么可以不测小球速度的具体数值，也可验证动量守恒定律？
四、注意事项(1)斜槽末端点的切线要水平。(2)入射小球的质量大于被碰小球的质量。(3)每次入射小球在斜槽上同一高度自由滚下。(4)白纸铺好后不能移动。
【例1】如图甲所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量____(填选项前的符号)间接地解决这个问题。A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程
(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________。(填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量小球m1开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度HD.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM、ON
(3)经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图1.4­7乙所示．碰撞前后A的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝_______∶11；若碰撞结束时B的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶_______.实验结果说明，碰撞前后总动量的比值 ＝_______ (结果保留三位有效数字)．
14　2.9　1.01
【系统集成例2】某同学利用电火花计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．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，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．(1)实验的主要步骤如下：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把电火花计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过电火花计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节电火花计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先__________________，然后________________________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图(b)所示；
⑧测得滑块1的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.请完善实验步骤⑥的内容．(2)已知电火花计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为________kg·m/s；两滑块相互作用后系统的总动量为________kg·m/s.(结果均保留三位有效数字)(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_________.
【系统集成针对训练2】“验证碰撞中的动量守恒”实验装置如图甲所示，让质量为m1的小球A从斜槽上的某一位置自由滚下，与静止在支柱上与A大小相等、质量为m2的小球B发生碰撞．(A球运动到水平槽末端时刚好与B球发生碰撞)(1)安装轨道时，要求轨道末端________．(2)两小球的质量应满足m1________m2.
(4)实验中还应测量的物理量是_____________________________．A．两小球的质量m1和m2B．小球A开始释放时距桌面的高度hC．轨道末端切线离地面的高度HD．两小球平抛运动的时间tE．小球A单独滚下时的落地点P与O点的距离OPF．碰后A、B两小球的落地点M、N与O点的距离OM和ON