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1、实验实验:验证动量守恒定律验证动量守恒定律 1.验证一维碰撞中的动量守恒。验证一维碰撞中的动量守恒。2.探究一维弹性碰撞的特点。探究一维弹性碰撞的特点。3.运用平抛运动知识验证碰撞过程中的动量守恒一、实验一、实验目的目的在一维碰撞中在一维碰撞中,测出物体的质量测出物体的质量m和碰和碰撞前后物体的速率撞前后物体的速率v、v,找出碰撞前的找出碰撞前的动量动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量及碰撞后的动量p=m1v1+m2v2,看碰撞前后动量是否守看碰撞前后动量是否守恒。恒。二、实验二、实验原理原理 质量为m1的球以速度v1去碰静止的质量为m2的球，碰后m的速度为v,m的速度为v，则由动量守恒可
2、知：mvmvmv只要测出m、m、v、v、v，代入上式即可验证。m、m由天平测出，而v、v、v都是瞬时速度，难以测出，所以在实验中采用了一种巧妙的方法，避开对速度的直接测量，而是利用平抛运动的知识，用位移来替代速度由平抛规律可知：水平位移由平抛规律可知：水平位移svt， 在在t相同时有相同时有v和和s成正比，因成正比，因而只要让小球分别以而只要让小球分别以v、v、 v做平抛运动且抛出点高度相同做平抛运动且抛出点高度相同，相应的水平位移分别为，相应的水平位移分别为s、s、s，则有： msmsms 碰撞实验器（斜槽轨道、质量不碰撞实验器（斜槽轨道、质量不同而大小相同的两个小球）、天同而大小相同的两个
3、小球）、天平（附砝码）刻度尺、重垂线、平（附砝码）刻度尺、重垂线、白纸、复写纸、圆轨、压块、游白纸、复写纸、圆轨、压块、游标卡尺等。标卡尺等。三、实验器材三、实验器材第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)1.先用天平测出小球质量先用天平测出小球质量m1、m2。四、实验步骤四、实验步骤2.按如图所示安装好实
4、验装置按如图所示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边将斜槽固定在桌边,使槽的末端点切线水平使槽的末端点切线水平,调节实验装置使两小球调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行,以以确保正碰后的速度方向水平。确保正碰后的速度方向水平。第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律
5、 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)3.在地上铺一张白纸在地上铺一张白纸,在白纸上铺复写在白纸上铺复写纸。纸。4.在白纸上记下重垂线所指的位置在白纸上记下重垂线所指的位置O。第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)6.把被碰小球放在斜槽的末端把被碰
6、小球放在斜槽的末端,让入射小球让入射小球从同一高度滚下从同一高度滚下,使它发生正碰使它发生正碰,重复重复10次次,仿步骤仿步骤5求出入射小球落地点的平均位置求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置和被碰小球落地点的平均位置N。5.先不放被碰小球先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同让入射小球从斜槽上同一高度处滚下一高度处滚下,重复重复10次次,用圆规画尽可能用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心就圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点是入射小球发生碰撞前的落地点P。第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版
7、高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)7.过过O和和N在纸上作一直线。在纸上作一直线。8.用刻度尺量出线段用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。把的长度。把两小球的质量和相应的数值代入两小球的质量和相应的数值代入m1OP=m1OM+m2ON,看是否成立。看是否成立。9.整理实验器材放回原处。整理实验器材放回原处。实实验验次次数数入射小入射小球的质球的质量量m1/g被碰小被碰小球的
8、质球的质量量m2/gOP(cm)OM(cm)ON(cm)碰前碰前动量动量碰后碰后动量动量12第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)五、注意事项五、注意事项1.前提条件前提条件:碰撞的两物体应保证碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”。2.方案提醒方案提醒:(1)若利用气垫导轨进行实验若利用气垫导轨
9、进行实验,调整气垫导轨时调整气垫导轨时,注意注意利用水平仪确保导轨水平。利用水平仪确保导轨水平。(2)若利用斜槽小球碰撞应注意若利用斜槽小球碰撞应注意:斜槽末端的切线必须水平斜槽末端的切线必须水平;入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放;选质量较大的小球作为入射小球选质量较大的小球作为入射小球;实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。3.探究结论探究结论:寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。六、误差分析六、误差分析1.系统误差系统
10、误差:主要来源于装置本身是否符合要求主要来源于装置本身是否符合要求,即即:(1)碰撞是否为一维碰撞碰撞是否为一维碰撞;(2)实验是否满足动量守恒的条件实验是否满足动量守恒的条件,如气垫导轨是如气垫导轨是否水平否水平,两球是否等大。两球是否等大。2.偶然误差偶然误差:主要来源于质量主要来源于质量m和速度和速度v的测量。的测量。【例【例1】在做在做“碰撞中的动量守恒碰撞中的动量守恒”实验中实验中,必须要求必须要求()A.斜槽轨道必须是光滑的斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端的切线必须水平斜槽轨道末端的切线必须水平C.入射球和被碰球的质量必须相等入射球和被碰球的质量必须相等,大小相同大小相同D.入
11、射球每次必须从同一高度由静止滚下入射球每次必须从同一高度由静止滚下解析解析:斜槽末端必须水平斜槽末端必须水平,如果不水平如果不水平,在碰撞方向动量不守恒在碰撞方向动量不守恒,同同时物体离开斜槽后不是做平抛运动时物体离开斜槽后不是做平抛运动,就不能用就不能用m1OP=m1OM+m2ON来处理来处理;至于斜槽是否光滑至于斜槽是否光滑,只要每次从同只要每次从同一高度滑下一高度滑下,克服摩擦阻力的功相同克服摩擦阻力的功相同,就不影响实验就不影响实验;如果小球质如果小球质量相同可能出现入射小球停下而另一个球以同样速度飞出量相同可能出现入射小球停下而另一个球以同样速度飞出(弹性弹性碰撞碰撞)的情况。的情况
12、。BD【例【例2】验证动量守恒定律的实验中验证动量守恒定律的实验中,入射入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中说法中,正确的是正确的是()。A.释放点越低释放点越低,小球受阻力越小小球受阻力越小,入射小球速度越小入射小球速度越小,误差越小误差越小B.释放点越低释放点越低,两球碰后水平位移越小两球碰后水平位移越小,水平位移测量的相对误差水平位移测量的相对误差越小越小,两球速度的测量越准确两球速度的测量越准确C.释放点越高释放点越高,两球相碰时两球相碰时,相互作用的内力越大相互作用的内力越大,碰撞前后动量碰撞前后动量之差越小之差越小,误差越小误差越小D.
13、释放点越高释放点越高,入射小球对被碰小球的作用力越大入射小球对被碰小球的作用力越大,轨道对小球的轨道对小球的阻力越小阻力越小C解析解析:该实验中产生误差的主要原因是两球相碰时水平方向上其该实验中产生误差的主要原因是两球相碰时水平方向上其他外力的影响、水平位移的测量不准确以及没有保证满足水平他外力的影响、水平位移的测量不准确以及没有保证满足水平正碰的条件等。入射球的释放点越高时正碰的条件等。入射球的释放点越高时,入射球碰前速度越大入射球碰前速度越大,相相碰时内力越大碰时内力越大,可以较好地满足动量守恒的条件可以较好地满足动量守恒的条件,也有利于减小也有利于减小测量水平位移时的相对误差测量水平位移
14、时的相对误差,从而使实验的误差减小从而使实验的误差减小,选项选项C正确。正确。选项选项A、B中释放点越低中释放点越低,小球所受轨道阻力虽较小小球所受轨道阻力虽较小,但只影响入但只影响入射球碰前速度的大小射球碰前速度的大小,与是否有利于满足动量守恒定律的条件无与是否有利于满足动量守恒定律的条件无关关,且碰后两球水平位移过小且碰后两球水平位移过小,反而容易增大测量时的相对误差。反而容易增大测量时的相对误差。选项选项D中中,轨道对被碰小球的阻力大小轨道对被碰小球的阻力大小,与入射球释放点高低无关与入射球释放点高低无关系系,所以所以A、B、D均错。均错。答案：答案：C第第1616章章 专题实验：验证动
15、量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)作业：作业：1、认真完成实验操作，做好记录。、认真完成实验操作，做好记录。2、完成实验报告册。、完成实验报告册。第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)第第1616章章 专题实验：验证动量守恒定律专题实验：验证动量守恒定律 人教版高中物理选修人教版高中物理选修3-53-5课件课件( (共共1616张张PPT)PPT)
