實驗：驗證動量守恒定律+課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

動量守恒定律第4節(jié)實驗：驗證動量守恒定律學(xué)習(xí)重點：掌握同一條直線上運動的兩個物體碰撞前后速度的測量方法；學(xué)習(xí)難點：掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法,利用實驗數(shù)據(jù)驗證動量守恒定律。學(xué)習(xí)目標(biāo)：最簡單的碰撞情形：A、B兩物體碰撞前后沿同一條直線運動，即一維碰撞。實驗思路：物理量的測量：物體的質(zhì)量——天平物體碰撞前后的速度——？

如利用勻速運動，借助于打點計時器+紙帶或氣墊導(dǎo)軌+光電門。

再如利用平拋運動，借助斜槽等來達到實驗?zāi)康?。方案一：氣墊導(dǎo)軌+光電門方案三：打點計時器+撞針橡皮泥方案四：小球碰撞方案二：斜槽下滑碰撞氣墊導(dǎo)軌碰撞滑塊光電門L擋光條測出滑塊經(jīng)過光電門的時間t，擋光條的寬度為L，則滑塊勻速運動的速度為方案一：利用氣墊導(dǎo)軌+光電門實現(xiàn)一維碰撞碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=0.10kgm2=0.10kgm1=0.10kgm2=0.10kg速度V1=0.4m/sV2=0V1

=0V2

=0.4m/smvm1v1+m2v2=m1v1

+m2v2

=mv2m1v12+m2v22=m1v1

2+m2v2

2=實驗數(shù)據(jù)甲:滑塊碰撞后分開0.04kg·m/s0.04kg·m/s0.016J0.016J在兩個滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架，滑塊碰撞后隨即分開，碰撞前后動量守恒，動能大小也不改變。乙:滑塊碰撞后粘連碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=0.10kgm2=0.15kgm1=0.10kgm2=0.15kg速度V1=0.64m/sV2=0.2m/sV1

=0.373m/sV2

=0.373m/smvm1v1+m2v2=m1v1

+m2v2

=mv2m1v12+m2v22=m1v1

2+m2v2

2=0.094kg·m/s0.093kg·m/s0.030J0.017J在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，使兩個滑塊連成一體運動時，兩個滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒，動能減小。碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=0.10kgm2=0.15kgm1=0.10kgm2=0.15kg速度V1=0V2=0V1

=0.225m/sV2

=

-0.15m/smvm1v1+m2v2=m1v1

+m2v2

=mv2m1v12+m2v22=m1v1

2+m2v2

2=丙：彈簧使靜止滑塊分開0000.0042J燒斷細線，彈簧彈開后落下，兩個滑塊由靜止向相反方向運動，兩個滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒，動能增大。彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能，滑塊的動能增加。

在實驗誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊碰撞前后總動量近似相等，系統(tǒng)動量守恒。實驗結(jié)論：1.本實驗碰撞前、后速度大小的測量采用極限法，v＝

，其中d為擋光板的寬度.2.注意速度的矢量性：規(guī)定一個正方向，碰撞前后滑塊速度的方向跟正方向相同即為正值，跟正方向相反即為負值，比較m1v1＋m2v2與m1v1′＋m2v2′是否相等，應(yīng)該把速度的正負號代入計算.3.造成實驗誤差的主要原因是存在摩擦力.利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)節(jié)時確保導(dǎo)軌水平.小結(jié)：方案二：斜槽下滑碰撞方案二：斜槽下滑碰撞

首先不放B球，將A小球從定位板處沿斜坡下滑，它將落到P點。

再將B小球放到出射點，再一次將A小球從定位板處沿斜坡下滑，與B球發(fā)生碰撞，A球落到M點，B球落到N點。ABOPMN入射小球被碰小球方案二：斜槽下滑碰撞m1m2OPMN入射小球被碰小球因平拋的時間相同，則故應(yīng)驗證的關(guān)系式為:m1OP=m1OM+m2O

N要驗證的關(guān)系是實驗步驟:(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球為入射小球.(2)按照圖示安裝實驗裝置,調(diào)整固定斜槽,使斜槽底端水平.(3)白紙在下,復(fù)寫紙在上,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圈在里面,圓心P就是小球落點的平均位置。(5)把被碰小球放在斜槽末端,讓入射小球從斜槽同一高度靜止?jié)L下,使它們發(fā)生碰撞,重復(fù)實驗10次。用步驟(4)的方法,標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N。如圖：(6)測量OM、OP、ON的長度.將測量數(shù)據(jù)填入表中。思考：下面兩個裝置入射小球和被碰小球開始平拋的位置相同嗎？(1)入射小球的質(zhì)量m1大于被碰小球的質(zhì)量m2(m1>m2)；(2)入射小球的半徑等于被碰小球的半徑；(3)入射小球每次必須從斜槽上同一高度靜止?jié)L下；(4)斜槽末端的切線必須水平；(5)兩球碰撞時,入射球與被碰球的球心連線與入射球的初速度方向一致；(6)地面必須水平,白紙鋪好后,實驗過程中不能移動,否則會造成很大的誤差。小結(jié)：方案三：打點計時器+撞針橡皮泥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。讓小車A運動，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體。如何測量物體的速度？通過紙帶測出它們碰撞前后的速度。θβ碰后粘到一起

設(shè)擺繩長為L，測出擺角θ和β，機械能守恒可得速度為ABAB保證兩繩等長方案四：利用擺球結(jié)合機械能守恒定律的實驗探究1.碰撞前后擺球速度的大