實驗探究：驗證動量守恒定律分析

1、實驗探究：實驗探究：驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律 1.基礎知識基礎知識 2.典例剖析典例剖析 3.跟蹤訓練跟蹤訓練選修選修3-53-5 動量守恒動量守恒 波粒二相性波粒二相性原子結構與原子核原子結構與原子核第第2 2頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄一、基礎知識一、基礎知識1.基礎知識基礎知識第第3 3頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄1實驗原理實驗原理在一維碰撞中，測出物體的質量在一維碰撞中，測出物體的質量m和碰撞前后物體的速度和碰撞前后物體的速度v

2、、v，找出碰撞前的動量找出碰撞前的動量pm1v1m2v2及碰撞后的動量及碰撞后的動量pm1v1m2v2，看碰撞前后動量是否守恒，看碰撞前后動量是否守恒2實驗器材實驗器材方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個兩個)、重物、彈、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等方案二：帶細線的擺球方案二：帶細線的擺球(兩套兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等膠布等方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個兩個)、天平、天

3、平、撞針、橡皮泥撞針、橡皮泥方案四：斜槽、小球方案四：斜槽、小球(兩個兩個)、天平、復寫紙、白紙等、天平、復寫紙、白紙等 第第4 4頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄3實驗步驟實驗步驟方案一：方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗(如圖所示如圖所示)(1)測質量：用天平測出滑塊質量測質量：用天平測出滑塊質量(2)安裝：正確安裝好氣墊導軌安裝：正確安裝好氣墊導軌(3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度情況下碰撞前

4、后的速度(改變滑塊的質量改變滑塊的初速改變滑塊的質量改變滑塊的初速度大小和方向度大小和方向)(4)驗證：一維碰撞中的動量守恒驗證：一維碰撞中的動量守恒 第第5 5頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄方案二：方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗一維碰撞實驗(如圖所示如圖所示)(1)測質量：用天平測出兩小球的質量測質量：用天平測出兩小球的質量m1、m2.(2)安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來起來(3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，實驗：一個小球靜

5、止，拉起另一個小球，放下時它們相碰放下時它們相碰(4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度球的速度(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗改變條件：改變碰撞條件，重復實驗(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒驗證：一維碰撞中的動量守恒 第第6 6頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄方案三：方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗在光滑桌面上兩車碰撞完

6、成一維碰撞實驗(如圖所示如圖所示)(1)測質量：用天平測出兩小車的質量測質量：用天平測出兩小車的質量(2)安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞打點計時器，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針和橡皮泥(3)實驗：接通電源，讓小車實驗：接通電源，讓小車A運動，小車運動，小車B靜止，兩車碰撞時撞靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體運動(4)測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間

7、的距離及時間由vx/t算算出速度出速度(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗改變條件：改變碰撞條件，重復實驗(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒驗證：一維碰撞中的動量守恒 第第7 7頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄方案四：方案四：利用斜槽上滾下的小球驗利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律證動量守恒定律(如圖所示如圖所示)(1)測質量測質量:用天平測出兩小球的質量用天平測出兩小球的質量,并選定質量大的小球為入射小球并選定質量大的小球為入射小球.(2)安裝安裝:按照圖所示安裝實驗裝置按照圖所示安裝實驗裝置.調(diào)調(diào)整固定斜槽使斜槽底端

8、水平整固定斜槽使斜槽底端水平.(3)鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好記下重垂線所在適當位置鋪放好記下重垂線所指的位置指的位置O.(4)放球找點：不放被撞小球放球找點：不放被撞小球,每次讓每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下由滾下,重復重復10次次.用圓規(guī)畫盡量小的用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面圓把所有的小球落點圈在里面.圓心圓心P就是小球落點的平均位置就是小球落點的平均位置.第第8 8頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄(5)碰撞找點：把被

9、撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗10次用步次用步驟驟4的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落和被撞小球落點的平均位置點的平均位置N.如圖所示如圖所示 (6)驗證：連接驗證：連接ON，測量線段，測量線段OP、OM、ON的長度將測量數(shù)的長度將測量數(shù)據(jù)填入表中最后代入據(jù)填入表中最后代入m1OPm1OMm2ON，看在誤差允，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立許的范圍內(nèi)是否成立(7)結束：整理好實驗器材放回原處結束

10、：整理好實驗器材放回原處. 第第9 9頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄4.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理第第1010頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄5. 注意事項注意事項第第1111頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄二、典例剖析二、典例剖析2. 典例剖析典例剖析第第1212頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄轉解析轉解析第第131

11、3頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄轉原題轉原題第第1414頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄規(guī)律方法規(guī)律方法用氣墊導軌實驗時，要利用水平儀確定導軌水平用氣墊導軌實驗時，要利用水平儀確定導軌水平用擺球實驗時用擺球實驗時,兩靜止小球球心應在同一水平線上兩靜止小球球心應在同一水平線上,且剛好接觸且剛好接觸,擺線豎直擺線豎直;將小球拉起后將小球拉起后,兩條擺線在同一豎直面內(nèi)兩條擺線在同一豎直面內(nèi).用長木板實驗時用長木板實驗時,應平衡長木板與滑塊間的摩擦力應平衡長

12、木板與滑塊間的摩擦力.利用斜槽小球碰撞應注意利用斜槽小球碰撞應注意: A.斜槽末端的切線必須水平；斜槽末端的切線必須水平； B.入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放； C.選質量較大的小球作為入射小球；選質量較大的小球作為入射小球； D.實驗中實驗桌、斜槽、記錄的白紙位置始終保持不變實驗中實驗桌、斜槽、記錄的白紙位置始終保持不變.第第1515頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄轉解析轉解析第第1616頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放

13、映結束放映返回目錄返回目錄轉原題轉原題第第1717頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄三、跟蹤訓練三、跟蹤訓練3.跟蹤訓練跟蹤訓練第第1818頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄【備選備選】 某同學利用打點計時器和氣墊導軌做某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中探究碰撞中的不變量的不變量”的實驗的實驗,氣墊導軌裝置如圖甲所示氣墊導軌裝置如圖甲所示,所用的氣墊導軌所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成在空腔導軌的兩個工作裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成

14、在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向導軌空腔內(nèi)不斷通入壓縮向導軌空腔內(nèi)不斷通入壓縮空氣空氣,壓縮空氣會從小孔中噴出壓縮空氣會從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上,這這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差 點擊右框點擊右框內(nèi)容放大內(nèi)容放大第第1919頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄(2)已知打點計時器每隔已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知，兩滑塊相互打一個點，計算可知，兩滑塊相互作用

15、前質量與速度的乘積之和為作用前質量與速度的乘積之和為_kgm/s；兩滑塊；兩滑塊相互作用以后質量與速度的乘積之和為相互作用以后質量與速度的乘積之和為_kgm/s(保留三保留三位有效數(shù)字位有效數(shù)字) (3)試說明試說明(2)問中兩結果不完全相等的主要原因是問中兩結果不完全相等的主要原因是:_. 0.6200.618(1)分清紙帶上所打的點的意思不同分清紙帶上所打的點的意思不同.哪段反映滑塊碰前勻速運哪段反映滑塊碰前勻速運動過程動過程?哪段反映碰撞過程哪段反映碰撞過程?哪段反映碰后滑塊的運動過程哪段反映碰后滑塊的運動過程?再再根據(jù)公式計算滑塊的對應速度。根據(jù)公式計算滑塊的對應速度。審審題題析析疑疑

16、(2)由于紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦由于紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦,使滑塊在滑動過程使滑塊在滑動過程中速度減小中速度減小.從而總動量比碰前減小從而總動量比碰前減小.紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦 轉轉 解析解析加速啟動加速啟動碰前勻速狀態(tài)碰前勻速狀態(tài)碰后勻速狀態(tài)碰后勻速狀態(tài)第第2020頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄轉原題轉原題第第2121頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄【備選備選】 如圖，用如圖，用“碰撞實驗器碰

17、撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系(1)實驗中實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是但是,可以可以通過僅測量通過僅測量_(填選項前的符號填選項前的符號),間接地解決這個問題間接地解決這個問題.A.小球開始釋放高度小球開始釋放高度hB.小球拋出點距地面的高度小球拋出點距地面的高度HC.小球做平拋運動的射程小球做平拋運動的射程 C小球離開軌道后做平拋小球離開軌道后做平拋運動的高度都相同運動的高度都相同,下落下落時間也相同時間也相同.則則vH

18、/t可可用平拋運動的水平射程用平拋運動的水平射程來表示來表示.第第2222頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄本實驗要驗證的是本實驗要驗證的是m1OMm2ONm1OP，因此只，因此只要測量兩個小球的質量要測量兩個小球的質量m1和和m2以及它們的水平射程以及它們的水平射程OM和和ON.而要確定水平射程，應先分別確定兩個小而要確定水平射程，應先分別確定兩個小球落地的平均落點球落地的平均落點 .審題審題析疑析疑(2)圖中圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影實驗時，先讓點是小球拋出點在地面上的垂直投影實驗時，先讓入射球入射球m1多次

19、從斜軌上多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置位置P，測量平拋射程，測量平拋射程OP.然后，把被碰小球然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水靜置于軌道的水平部分，再將入射球平部分，再將入射球m1從斜軌上從斜軌上S位置靜止釋放，與小球位置靜止釋放，與小球m2相相碰，并多次重復碰，并多次重復接下來要完成的必要步驟是接下來要完成的必要步驟是_(填選項前的符號填選項前的符號)A用天平測量兩個小球的質量用天平測量兩個小球的質量m1、m2B測量小球測量小球m1開始釋放高度開始釋放高度hC測量拋出點距地面的高度測量拋出點距地面的高度HD分別找到分別找到m1、m2相碰后

20、平均落地點的位置相碰后平均落地點的位置M、NE測量平拋射程測量平拋射程OM、ON ADE 第第2323頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為：若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為：_(用用(2)中測量的量表示中測量的量表示) m1OMm2ONm1OP (4)經(jīng)測定，經(jīng)測定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點的平均位置距，小球落地點的平均位置距O點的距離如下圖所示碰撞前、后點的距離如下圖所示碰撞前、后m1的動量分別為的動量分別為p1與與p1，則，則p1 p1_ 11；若碰撞結束時；若碰撞結束時m2的動量為的動量為p2,則則p1 p211 _. 審題析疑審題析疑142.91.01轉解析轉解析第第2424頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映結束放映返回目錄返回目錄轉轉 原題原題第第2525頁頁20172017版高三一輪物理教學實用課件版高三一輪物理教學實用課件結束放映