驗證動量守恒定律ppt課件
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1,第十一章 動量守恒定律,選 修 3-5,實驗十二 驗證動量守恒定律,2,3,基礎知識梳理,4,一、實驗目的 驗證動量守恒定律。 二、實驗原理 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′,找出碰撞前的動量p=m1v1+m2v2及碰撞后的動量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前后動量是否守恒。 三、實驗器材 方案一:氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。,5,方案二:帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等。 方案三:光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥。 方案四:斜槽、小球(兩個)、天平、復寫紙、白紙等。 四、實驗步驟 方案一:利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗(如圖所示),6,1.測質(zhì)量:用天平測出滑塊質(zhì)量。 2.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情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量。②改變滑塊的初速度大小和方向)。 4.驗證:一維碰撞中的動量守恒。,7,方案二:利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖所示) 1.測質(zhì)量:用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2。 2.安裝:把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來。 3.實驗:一個小球靜止,拉起另一個小球,放下時它們相碰。 4.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,測量碰撞后小球擺起的角度,算出碰撞后對應小球的速度。 5.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。,8,方案三:在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(如圖所示) 1.測質(zhì)量:用天平測出兩小車的質(zhì)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。 3.實驗:接通電源,讓小車A運動,小車B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。,,9,10,1.測質(zhì)量: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.安裝:按照上圖所示安裝實驗裝置。調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平。 3.鋪紙:白紙在下,復寫紙在上且在適當位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。 4.放球找點:不放被撞小球,每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下,重復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。,11,5.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10次。用步驟4的方法,標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N。如圖所示。 6.驗證:連接ON,測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數(shù)據(jù)填入表中。最后代入m1·OP=m1·OM+m2·ON,看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。 7.結(jié)束:整理好實驗器材放回原處。,12,13,14,六、注意事項 1.前提條件 碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”。 2.方案提醒 (1)若利用氣墊導軌進行實驗,調(diào)整氣墊導軌時,注意利用水平儀確保導軌水平。 (2)若利用擺球進行實驗,兩小球靜放時球心應在同一水平線上,且剛好接觸,擺線豎直,將小球拉起后,兩條擺線應在同一豎直面內(nèi)。,15,(3)若利用長木板進行實驗,可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力。 (4)若利用斜槽小球碰撞應注意: ①斜槽末端的切線必須水平; ②入射小球每次都必須從斜槽同一位置由靜止釋放; ③選質(zhì)量較大的小球作為入射小球; ④實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。,16,核心考點突破,17,實驗原理與數(shù)據(jù)處理,18,(1)本實驗必須測量的物理量有________。 A.斜槽軌道末端到水平地面的高度H B.小球a、b的質(zhì)量ma、mb C.小球a、b的半徑r D.小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t E.記錄紙上O點到A、B、C各點的距離OA、OB、OC F.a(chǎn)球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h (2)根據(jù)實驗要求,ma________mb(填“大于”、“小于”或“等于”)。,BE,大于,19,(3)放上被碰小球后,兩小球碰后是否同時落地?如果不是同時落地,對實驗結(jié)果有沒有影響?(不必做分析) _____________________________。 (4)為測定未放小球b時,小球a落點的平均位置,把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點對齊,如圖乙給出了小球a落點附近的情況,由圖可得OB距離應為_________________________cm。 (5)按照本實驗方法,驗證動量守恒的驗證式是_____________________。,b球先落地,對實驗結(jié)果無影響,45.95(45.93~45.97均正確),maOB=maOA+mbOC,20,解題探究:(1)平拋初速度利用什么來代替? (2)驗證動量守恒需要知道哪些物理量? 答案:(1)利用平拋運動的射程。 (2)相碰的兩個小球的質(zhì)量和碰撞前后的速度。,[解析] (1)由動量守恒定律的表達式可得:mav1=mav1′+mbv2,必須測量小球a和b的質(zhì)量ma、mb,B選項正確。小球重心離開水平軌道開始做平拋,高度一定,平拋時間一定,所以可以用射程表示速度,不需要測斜槽末端到地面的高度和平拋時間,而落點也是小球重心的位置,沒必要測小球的半徑,所以E選項正確,A、C、D選項都不正確。只要保證a球每次下落的高度不變就可以,不需要測出高度差h,F(xiàn)選項也錯誤。所以必須得有B和E選項。,21,22,〔類題演練 1 〕,23,(1)若已測得打點紙帶如圖乙所示,并測得各計數(shù)點的間距(已標在圖上)。A為運動的起點,則應選________段來計算A碰前的速度,應選________段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”“BC”“CD”或“DE”) (2)已測得小車A的質(zhì)量m1=0.4kg,小車B的質(zhì)量m2=0.2kg,則碰前兩小車的總動量為________kg·m/s,碰后兩小車的總動量為________kg·m/s。 [解析] (1)從分析紙帶上打點情況看,BC段既表示小車做勻速運動,又表示小車有較大速度,因此BC段能較準確地描述小車A在碰撞前的運動情況,應選用BC段計算A的碰前速度。從CD段打點情況看,小車的運動情況還沒穩(wěn)定,而在DE段小車運動穩(wěn)定,故應選用DE段計算碰后A和B的共同速度。,BC,DE,0.420,0.417,24,25,實驗拓展與創(chuàng)新,26,實驗測得滑塊A的質(zhì)量m1=0.310kg,滑塊B的質(zhì)量m2=0.108kg,遮光片的寬度d=1.00cm;打點計時器所用交流電的頻率f=50.0Hz。 將光電門固定在滑塊B的右側(cè),啟動打點計時器,給滑塊A一向右的初速度,使它與B相碰。碰后光電計時器顯示的時間為ΔtB=3.500ms,碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示。,27,解題探究:(1)如何求滑塊A碰撞前后的速度? (2)如何求滑塊B的速度? (3)怎樣才能說明驗證了動量守恒定律?,28,29,30,〔類題演練 2 〕,31,(1)還需要測量的量是______________________、_________和_________。 (2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù),該實驗中動量守恒的表達式為________________________________。(忽略小球的大小),彈性球1、2質(zhì)量m1、m2,立柱高h,桌面高H,32,33,2年高考模擬,34,35,- 配套講稿:
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