高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：验证动量守恒定律精品ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：验证动量守恒定律精品ppt课件，共26页。PPT课件主要包含了规定正方向，碰撞是一维，动量守恒验证式，数据处理等内容，欢迎下载使用。
问题1：该代数运算验证式成立的前提是？问题２：什么是一维碰撞？问题3：如何设计实验，保证为一维碰撞？问题4：如何处理矢量的方向呢？问题5：测量碰撞前后物体的速度有哪些方法？
打点计时器测匀速过程的速度、平抛运动的水平位移，光电门计时器
用轨道、斜槽、气垫导轨
保证实验在一维碰撞(碰撞前后物体都在同一直线上运动)的前提下,两物体质量分别为m1、m2,碰前速度分别为v1、v2,碰后速度分别为v1'、v2',选定正方向，速度方向与正方向一致,取正值,反之则取负值。测出m1、m2, v1、v2, v1'、v2',若m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',那么碰撞中动量守恒。
验证碰撞中的动量守恒。
[实验器材]：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、游标卡尺等。
方案一　利用气垫导轨完成一维碰撞实验
利用气垫导轨来减小摩擦力，（合外力近似为零，满足动量守恒的条件）利用数字计时器测量滑块碰撞前后的速度。
1.（验证弹性碰撞） 选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架（图1.4-2），滑块碰撞后随即分开。
mA＞mB , 运动滑块A撞击静止滑块B。
mAv1=mA·v2+mBv3
2.（验证完全非弹性碰撞） 在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥（图1.4-3），碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙搭扣，碰撞时它们也会连成一体。
运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。
mAv=(mA+mB)v共
3.（反冲） 原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动（图 1.4-4）。
两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右
0=mAvA-mBvB
[实验步骤]测质量：用天平测出滑块质量。安装：正确安装好气垫导轨。实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)。
用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块A和B相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
（1）实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是 。
（2）为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情况下的动量关系，实验分两次进行。第一次：将滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，A与B碰撞后又分开，滑块A再次通过光电门1的时间为Δt2，滑块B通过光电门2的时间为Δt3。第二次：在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶，同样让滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt4，A与B碰撞后粘连在一起，滑块B通过光电门2的时间为Δt5。
对点训练——利用气垫导轨验证动量守恒定律
为完成该实验，还必须测量的物理量有　　　　（填选项前的字母）。 A.挡光片的宽度dB.滑块A的总质量m1C.滑块B的总质量m2D.光电门1到光电门2的距离L（3）在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为　　　　　　　　　　　　（用已知量和测量量表示）。 （4）在第一次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中机械能守恒，则应该满足的表达式为　　　　　　　　　　　　（用已知量和测量量表示）。
[实验器材]:光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。
方案二　利用两辆小车完成一维碰撞实验
[实验步骤]测质量：用天平测出两小车的质量。安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。实验：小车B静止，接通电源，让小车A运动，碰撞时撞针插入橡皮泥中，两小车连接成一个整体运动。改变条件重复实验：①改变小车A的初速度；②改变两小车的质量。
正确选点：（碰前、碰后）选择点迹均匀的纸带，即匀速运动时的情况。
测出相邻计数点间的距离Δx，
求相邻计数点间的时间Δt，
2.一实验小组用如图（a）所示的装置验证动量守恒定律。装置中，小车P前端有橡皮泥，后端连着纸带，纸带穿过打点周期为0.02 s的打点计时器。
（1）在长木板右端下面放垫块的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。（2）放垫块并达成目的后，接通电源，轻推小车P使之运动，P运动一段时间后，与静止的小车Q相碰，碰后两车粘合在一起继续运动，两车碰撞前后打出的纸带如图（b）所示。测得小车P（包括橡皮泥）的质量mP＝0.60 kg，小车Q的质量mQ＝0.40 kg。由以上数据求得两车组成的系统碰前总动量为　　　 kg·m/s，碰后总动量为　　　 kg·m/s（结果保留3位小数）。 （3）实验结论为：在误差允许的范围内，　　　　　　　　　　　　　　　　。 
对点训练——利用两辆小车验证动量守恒定律
[实验器材]：带细线的摆球(两套，等大不等重)、铁架台、天平、量角器、刻度尺、游标卡尺、胶布等。
方案三　利用等长摆球完成一维碰撞实验
3.如图所示为验证碰撞中动量守恒的实验装置，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，使细线在A球静止释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α，A球释放后摆到最低点时恰好与B球正碰，碰撞后，A球把竖直轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落地点。（重力加速度为g）
（1）实验中还需要测量的物理量有哪些？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）写出验证总动量守恒的表达式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　　
对点训练——利用摆球验证动量守恒定律
[实验器材]：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、刻度尺等。
方案四：利用斜槽滚球验证动量守恒定律
[实验原理]：如图甲,让质量为m1，的小球从斜槽上滚下,跟放在斜槽末端的质量为 m2(m1>m2)的小球发生正碰,则根据动量守恒定律应有 。因小球从斜槽末端飞出后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,飞行时间就相同,由x=v0t 知小球碰撞前后的速度之比就等于它们的射程之比。
实验操作（1）测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。（2）安装：按照如图所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。（3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。
（4）单球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。（5）碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤（4）的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N，如图所示。改变入射小球的释放高度，重复实验。
[数据处理 ]（1）小球的水平射程：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。（2）验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。
对点训练——利用斜槽滚球验证动量守恒定律
4.　用如图所示装置验证动量守恒定律。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。
（2）若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，需　　　　； A.m1＞m2，r1＞r2B.m1＞m2，r1＝r2C.m1＜m2，r1＞r2D.m1＜m2，r1＝r2