202X屆高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課8驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件新人教版

1、實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)課8 8驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證動(dòng)量守恒定律。二、實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中,測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v,找出碰撞前的動(dòng)量p=m1v1+m2v2及碰撞后的動(dòng)量p=m1v1+m2v2,看碰撞前后動(dòng)量是否守恒。三、實(shí)驗(yàn)器材方案一:氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二:帶細(xì)繩的擺球(相同的兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。方案三:光滑長木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥。方案四:斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個(gè)、重垂線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓

2、規(guī)、三角板。-3-四、實(shí)驗(yàn)步驟1.方案一:利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒(1)測質(zhì)量:用天平測出滑塊的質(zhì)量。(2)安裝:正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。(3)實(shí)驗(yàn):接通電源,利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量;改變滑塊的初速度大小)。(4)驗(yàn)證:一維碰撞中的動(dòng)量守恒。-4-2.方案二:利用擺球驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒(1)測質(zhì)量:用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝:把兩個(gè)等大的擺球用等長懸線懸掛起來。(3)實(shí)驗(yàn):一個(gè)擺球靜止,拉起另一個(gè)擺球,放下時(shí)它們相碰。(4)測速度:測量擺球被拉起的角度,從而算出碰撞前對應(yīng)擺球的速度;測量碰撞后擺球擺起的角度,從而

3、算出碰撞后對應(yīng)擺球的速度。(5)改變條件:改變碰撞條件,重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(6)驗(yàn)證:一維碰撞中的動(dòng)量守恒。-5-3.方案三:利用光滑桌面上兩小車相碰驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒(1)測質(zhì)量:用天平測出兩小車的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝:將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長木板的一端,把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔連在小車的后面,在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。(3)實(shí)驗(yàn):接通電源,讓小車A運(yùn)動(dòng),小車B靜止,兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥,把兩小車連接在一起共同運(yùn)動(dòng)。 (4)測速度:通過紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時(shí)間由 算出速度。(5)改變條件:改變碰撞條件,重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(6)驗(yàn)證:一維碰撞中的動(dòng)量守恒。-6-4.方案四:

4、利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颉?2)按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,并調(diào)整斜槽使斜槽末端切線水平。(3)白紙?jiān)谙?復(fù)寫紙?jiān)谏?在適當(dāng)位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。(4)不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下,重復(fù)10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面,圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置。-7-(5)把被碰小球放在斜槽末端,讓入射小球從斜槽上同一高度自由滾下,使它們發(fā)生碰撞,重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次。用步驟(4)的方法,標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N。(6)測量OP、OM、ON的長度,在誤差允許的范圍

5、內(nèi),看m1OP=m1OM+m2ON是否成立。(7)整理好實(shí)驗(yàn)器材并放回原處。(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在誤差允許的范圍內(nèi),討論碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒。-8-五、數(shù)據(jù)處理(1)速度的測量-9-(2)驗(yàn)證的表達(dá)式方案一、二、三:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2。方案四:m1OP=m1OM+m2ON。-10-六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差:主要來源于裝置本身是否符合要求。(1)碰撞是否為一維碰撞。(2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動(dòng)量守恒的條件,如氣墊導(dǎo)軌是否水平等。2.偶然誤差:主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量。-11-七、注意事項(xiàng)1.碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。2.若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn),調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí),注意利用

6、水平儀確保導(dǎo)軌水平。3.若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn),兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上,且剛好接觸,擺線豎直,將小球拉起后,兩條擺線應(yīng)在同一豎直平面內(nèi)。4.若利用長木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可在長木板下墊一個(gè)小木片以平衡摩擦力。5.若利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn),入射球質(zhì)量m1要大于被碰球質(zhì)量m2,即m1m2,防止碰后m1被反彈,且兩球半徑r1=r2=r。-12-考向1考向2考向3實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)原理與操作例1某同學(xué)用如圖甲所示裝置來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下,在水平地面上的記錄紙上留下痕跡,重復(fù)10次。然后再把小球b靜置在斜槽軌道末端,讓小球a仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下,和小球b

7、相碰后,兩球分別落在記錄紙的不同位置處,重復(fù)10次?；卮鹣铝袉栴}:-13-考向1考向2考向3(1)在安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)斜槽的末端應(yīng)。 (2)小球a、b質(zhì)量ma、mb的大小關(guān)系應(yīng)滿足mamb,兩球的半徑應(yīng)滿足rarb。(均選填“”“=(3)AC(4)B-15-考向1考向2考向3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2下圖是用來驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置,彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),O點(diǎn)下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)懸點(diǎn),使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2接觸且兩球等高。將球1拉到A點(diǎn),并使之靜止,同時(shí)把球2放在立柱上。釋放球1,當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對心碰撞,碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到

8、B點(diǎn),球2落到水平地面上的C點(diǎn)。測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒。現(xiàn)已測出A點(diǎn)離水平桌面的距離為a、B點(diǎn)離水平桌面的距離為b,C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c。-16-考向1考向2考向3(1)還需要測量的量是 、 和。 (2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù),該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為。(忽略小球的大小)解析 (1)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒,必須知道兩球碰撞前后的動(dòng)量變化,根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b,由機(jī)械能守恒可以求出碰撞前后的速度,故只要再測量彈性球1的質(zhì)量m1,就能求出彈性球1的動(dòng)量變化。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律只要測出立柱高h(yuǎn)和桌面高h(yuǎn)0就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化,故只要測量彈性球2的質(zhì)量和立

9、柱高h(yuǎn)、桌面高h(yuǎn)0就能求出彈性球2的動(dòng)量變化。(2)根據(jù)(1)的解析可以寫出動(dòng)量守恒的方程-17-考向1考向2考向3答案 (1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2立柱高h(yuǎn)桌面高h(yuǎn)0-18-考向1考向2考向3實(shí)驗(yàn)探究拓展實(shí)驗(yàn)探究拓展本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新點(diǎn)是在實(shí)驗(yàn)器材方面使用氣墊導(dǎo)軌。兩個(gè)滑塊均在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),摩擦阻力可忽略不計(jì),兩滑塊碰撞前后的速度由紙帶得出,進(jìn)而驗(yàn)證動(dòng)量守恒,或結(jié)合能量守恒進(jìn)行驗(yàn)證。-19-考向1考向2考向3例3某同學(xué)利用電火花計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)。氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示,所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣,空氣會(huì)從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地懸浮在導(dǎo)軌上,這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。-20-考向1考向2考向3(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟:安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌水平;向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣;把電火花計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè),將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端,調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí),紙帶始終在水平方向;使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩;把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間;先,然后,讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng);取下紙帶,重復(fù)步驟,選出理想的紙帶如圖乙所示;測得滑塊1的質(zhì)量為310