1、1.4 实验:验证动量守恒定律横州市百合中学韦衍虎18276143537问题导入 如果一个系统不受外力或受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。本节课我们通过实验验证动量守恒定律。一、实验思路系统不受外力所受外力的矢量和为0动量守恒的条件内远大于外力实验中那些物体组成了要研究的系统?如何创造实验条件,使系统所受外力的矢量和近似为0?需要测量哪些物理量?问题一维碰撞质量、速度二、物理量的测量速度的测量质量的测量三、数据分析2v1v1m2m碰碰 前前2v1v1m2m碰碰 后后m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 选取质量不同的两个物体进行碰撞,测出物体的质量和碰撞前后的
2、速度,分别计算出两物体碰撞前后的总动量,并检验碰撞前后总动量的关系是否满足动量守恒定律,即参考案例1研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒利用气垫导轨来减小摩擦力。利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。本实验可以研究以下几种情况:碰撞后分开碰撞后连成一体分裂为两部分向相反方向运动思考 气垫导轨是否需要调成水平?要调节气垫导轨,使物块在导轨上能做匀速直线运动。参考案例2研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 使入射小球从斜槽不同高度处滚下,测出两球的质量以及它们每次碰撞前后的速度,就可以验证动量守恒定律。本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
3、两个小球碰撞前后瞬间的速度方向都是水平的,因此,两球碰撞前后的速度,可以利用平抛运动的知识求出。怎样测量两球碰撞前后瞬间的速度呢?课堂练习例1:某物理兴趣小组采用图甲所示气垫导轨装置,来验证滑块碰撞过程中的动量守恒定律,其主要实验步骤如下。(1)用天平测得滑块A、B(均包括档光片)的质量分别为m1、m2,用游标卡尺测得档光片的宽度均为d。某次用游标卡尺测量档光片的宽度时,示数如图乙所示,读数d=_mm。5.25 (2)充气后,调节气垫导轨下面的旋钮,导轨左侧放一个滑块并向右轻推一下,滑块通过两个光电门时,挡光时间分别为0.04s、0.03s,则应使导轨右端_(填“调高”或“调低”),直至滑块在
4、导轨上运动,通过两个光电门时_,说明气垫导轨已经调节水平。课堂练习调高时间相等课堂练习 (3)滑块B放在两个光电门之间,将滑块A向左挤压导轨架上的弹簧后再释放,滑块A已知向右运动,与光电门1相连的计时器的示数只有一个,为t1,与光电门2相连的计时器的示数有两个,先后t2、t3。(4)在实验误差允许范围内,若表达式_(用测得的物理量表示)成立,说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒;若表达式_(仅用t1、t2和t3表示)成立,说明滑块A、B碰撞过程中机械能守恒和动量守恒。223111tmtmtm231t1t1t1课堂练习例2:在验证动量守恒定律实验中,实验装置如图所示,a、b是两个半径相等的小球,按照
5、以下步骤进行操作:在平木板表面钉上白纸和复写纸,并将该平木板竖直立于紧靠槽口处,将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放,撞到平木板并在白纸上留下痕迹O;将平木板水平向右移动一定距离并固定,再将小球a从固定点处由静止释放,撞到平木板上得到痕迹B;把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球a仍从固定点处由静止释放,和小球b相碰后,两球撞在平木板上得到痕迹A和C。(1)若碰撞过程中没有机械能损失,为了保证在碰撞过程中a球不反弹,a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1_m2(选填“”“”或“”)。(2)为完成本实验,必须测量的物理量有_。A小球a开始释放的高度hB平木板水平向右移动的距离lCa球和b球的质量m1、m2DO点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3(3)在实验误差允许的范围内,若动量守恒,其关系式应为_。C、D