1、1院校教育精品PPT一、實驗目的一、實驗目的驗證碰撞中的動量守恒。驗證碰撞中的動量守恒。二、實驗原理二、實驗原理在一維碰撞中，測出相撞的兩物體的質量在一維碰撞中，測出相撞的兩物體的質量m1和和m2及及碰撞前、后物體的速率碰撞前、后物體的速率v1、v2及及v1、v2，找出碰撞前的，找出碰撞前的動量動量及碰撞后的動量及碰撞后的動量，看，看碰撞前、后動量是否守恒。碰撞前、后動量是否守恒。2院校教育精品PPT三、實驗器材三、實驗器材方案一：方案一：氣墊滑軌、光電計時器、天平、滑塊氣墊滑軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、
2、撞針、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。橡皮泥。方案二：方案二：帶細線的擺球帶細線的擺球(兩套兩套)、鐵架臺、天平、量角、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等。器、坐標紙、膠布等。方案三：方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩兩個個)、天平、撞針、橡皮泥。、天平、撞針、橡皮泥。方案四：方案四：斜槽、大小相等質量不同的小球兩個、重斜槽、大小相等質量不同的小球兩個、重垂線一條、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓規、垂線一條、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓規、三角板。三角板。3院校教育精品PPT四、實驗步驟四、實驗步驟方案一：方案一：借助氣墊導
3、軌完成一維碰撞實驗借助氣墊滑軌完成一維碰撞實驗(1)測質量：用天平測出滑塊質量。測質量：用天平測出滑塊質量。(2)安裝：正確安裝好氣墊滑軌。安裝：正確安裝好氣墊滑軌。(3)實驗：接通電源，借助配套的光電計時裝置測出兩實驗：接通電源，借助配套的光電計時裝置測出兩滑塊各類情況下碰撞前后的速率滑塊各類情況下碰撞前后的速率(改變滑塊的量改變滑塊的量改變滑塊的初速率大小和方向改變滑塊的初速率大小和方向)。(4)驗證：一維碰撞中的動量守恒。驗證：一維碰撞中的動量守恒。4院校教育精品PPT方案二：方案二：借助等長懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰借助等長懸線懸掛大小相等的小球完成一維碰撞驗撞驗(1)測質量：用
4、天平測出兩小球的質量測質量：用天平測出兩小球的質量m1、m2。(2)安裝：把兩個大小相等的小球用等長懸線懸掛上去。安裝：把兩個大小相等的小球用等長懸線懸掛上去。(3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相撞。相撞。(4)測速度：可以檢測小球被拉起的角度，因而算測速度：可以檢測小球被拉起的角度，進而算出碰撞出碰撞前對應小球的速率，檢測碰撞后小球擺起的角度，算前對應小球的速率，檢測碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速率。出碰撞后對應小球的速率。(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗。改變條件：改變碰撞條件，重復實驗。(6)驗證：一維碰
5、撞中的動量守恒。驗證：一維碰撞中的動量守恒。5院校教育精品PPT6院校教育精品PPT7院校教育精品PPT(6)把被碰小球置于斜槽的末端驗證動量定理實驗報告，讓入射小球從同一高度把被碰小球置于斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它發生正碰，重復滾下，使它發生正碰，重復10次，仿步驟（次驗證動量定理實驗報告，仿步驟（5）求出入射）求出入射小球落地點的平均位置小球落地點的平均位置M和被碰小球落地點的平均位置和被碰小球落地點的平均位置N。(7)過過O和和N在紙上作仍然線。在紙上作仍然線。(8)用刻度尺量出線段用刻度尺量出線段OM、OP、ON的寬度把兩小球的的寬度把兩小球的質量和相應的數值代入質量和相應的數值代入，
6、看，看是否創立。是否創立。8院校教育精品PPT9院校教育精品PPT10院校教育精品PPT六、注意事項六、注意事項1前提條件前提條件碰撞的兩物體應保證碰撞的兩物體應保證“水平水平”和和“正碰正碰”。2方案提醒方案提醒(1)若借助氣墊滑軌進行實驗，調整氣墊滑軌時，注意借助水平若借助氣墊滑軌進行實驗，調整氣墊滑軌時，注意借助水平儀確保滑軌水平。儀確保滑軌水平。(2)若借助擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水線上，若借助擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水線上，且正好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎且正好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內。直面內。11院校
7、教育精品PPT(3)若借助長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用若借助長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡磨擦力。以平衡磨擦力。(4)若借助斜槽小球碰撞應注意：若借助斜槽小球碰撞應注意：斜槽末端的切線必須水平；斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質量較大的小球作為入射小球；選質量較大的小球作為入射小球；實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要一直保持不變。終保持不變。12院校教育精品PPT3探究推論探究推論找尋的不變量必須在各類碰撞情況下都不改變。找尋的不
8、變量必須在各類碰撞情況下都不改變。七、誤差剖析七、誤差剖析1系統偏差系統偏差主要來始于裝置本身是否符合要求，即：主要來始于裝置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否為一維碰撞。碰撞是否為一維碰撞。(2)實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊滑軌是否水平，實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊滑軌是否水平，兩擺球是否等大，長木板實驗是否平衡掉磨擦力。兩擺球是否等大，長木板實驗是否平衡掉磨擦力。2碰巧偏差碰巧偏差主要來始于質量主要來始于質量m和速率和速率v的檢測。的檢測。13院校教育精品PPT14院校教育精品PPT【例【例1】在在“驗證動量守恒定理驗證動量守恒定理”的實驗中，為了使的實驗中，為了使實驗
9、得到較好的療效：實驗得到較好的療效：(1)在調整實驗裝置時，應注意調整軌道末端在調整實驗裝置時，應注意調整軌道末端__；這是為了這是為了_(2)在做實驗時，比較斜槽軌道上較高位置和較低位置，在做實驗時，比較斜槽軌道上較高位置和較低位置，應選擇應選擇_釋放小球，釋放小球，理由是理由是:基本實驗過程切線沿水平方向切線沿水平方向保證入射小球和被碰小球在碰后都能做平拋運動保證入射小球和被碰小球在碰后都能做平拋運動較低位置較低位置由于入射球在碰撞前可獲得較由于入射球在碰撞前可獲得較大的速率，和被碰球之間的互相作用時大的速率，和被碰球之間的互相作用時間可以減短，減小它們之間的互相作用間可以減短，減小它
10、們之間的互相斥力，球所受的阻力可忽視不計力，球所受的阻力可忽視不計15院校教育精品PPT(3)如碰撞小球的直徑為如碰撞小球的直徑為r1，質量為，質量為m2，實驗記錄下小，實驗記錄下小球的落點為球的落點為M、P、N，如圖所示，則本實驗驗證動量，如圖所示，則本實驗驗證動量守恒的依據是看守恒的依據是看_m1OM+m2ON是否與是否與m1OP相等相等16院校教育精品PPT1對實驗的要求不明晰對實驗的要求不明晰2不能確切確定小球的起點與落點不能確切確定小球的起點與落點3不理解實驗原理造成對所需檢測的化學量不不理解實驗原理造成對所需檢測的化學量不清楚清楚17院校教育精品PPT【例【例2】某同事用圖
11、某同事用圖626(甲甲)所示裝置通過直徑相同的所示裝置通過直徑相同的A、B兩兩球的碰撞來驗證動量守恒定理圖中球的碰撞來驗證動量守恒定理圖中PQ是斜槽，是斜槽，QR為水平為水平槽實驗時先使槽實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，由靜止開始滾下，落到坐落水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復上述操作落到坐落水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復上述操作10次，次，得到得到10個落點痕跡再把個落點痕跡再把B球置于水平槽上緊靠槽末端的地方，球置于水平槽上緊靠槽末端的地方，讓讓A球仍從位置球仍從位置G由靜止開始滾下，和由靜止開始滾下，和B球碰撞后，球碰撞后，A、B球分球分別在記錄
12、紙上留下各自的落點痕跡重復這些操作別在記錄紙上留下各自的落點痕跡重復這些操作10次圖中次圖中O點是水平槽末端點是水平槽末端R在記錄紙上垂直投影點在記錄紙上垂直投影點.院校教育精品PPTB球落點痕跡如圖球落點痕跡如圖(乙乙)所示，其中米尺水平放置，且平所示，其中米尺水平放置，且平行于行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與所在的平面，米尺的零點與O點對齊點對齊圖院校教育精品PPT(1)碰撞后碰撞后B球的水平射速應取為球的水平射速應取為_cm.(2)在以下選項中，什么不是本次實驗必須進行的檢測？在以下選項中，什么不是本次實驗必須進行的檢測？答答_(填選項號填選項
13、號)A水平槽上未放水平槽上未放B球時，檢測球時，檢測A球落點位置到球落點位置到O點的點的距離；距離；BA球與球與B球碰撞后，檢測球碰撞后，檢測A球落點位置到球落點位置到O點的距點的距離；離；C檢測檢測A球與球與B球的半徑；球的半徑；D檢測檢測A球和球和B球的質量球的質量(或兩球質量之比或兩球質量之比)；E檢測檢測G點相對于水平槽面的高度點相對于水平槽面的高度64.265.院校教育精品PPT【例【例3】某同事設計了一個用打點計時器驗證動量守某同事設計了一個用打點計時器驗證動量守恒定理的實驗，在貨車恒定理的實驗，在貨車A的后端黏有橡皮泥，設法使的后端黏有橡皮泥，設法使貨車大車A做勻速直
14、線運動，之后與原先靜止的貨車做勻速直線運動，之后與原先靜止的貨車B相撞相撞并黏在一起，繼續做勻速運動，設計如圖并黏在一起，繼續做勻速運動，設計如圖(甲甲)所示，所示，在貨車在貨車A的前面連著紙帶，電磁打點計時器的頻度為的后邊連著紙帶，電磁打點計時器的頻度為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡磨擦力，長木板下墊著小木片用以平衡磨擦力題型驗證動量守恒定理實驗的遷移運用題型驗證動量守恒定理實驗的遷移運用21院校教育精品PPT(1)若已得到打點紙帶如圖若已得到打點紙帶如圖(乙乙)所示，并測得各計所示，并測得各計數點間的距離在圖上標出數點間的距離在圖上標出A為運動起始的點，則應選為運動起始的點，則應
15、選_段來估算段來估算A碰前的速率，應選碰前的速率，應選_段來估算段來估算A和和B碰后的共同速率碰后的共同速率(2)已測得貨車已測得貨車A的質量的質量mA=0.40kg，貨車，貨車B的質量的質量mB=0.20kg，則由以上結果可得碰前總動量，則由以上結果可得碰前總動量=_kgm/s，碰后總動量，碰后總動量=_kgm/s.得到的推論是得到的推論是_(計估算結果保留三位有效數字算結果保留三位有效數字)22院校教育精品PPT【切入點【切入點】通過紙帶和文字表述進行判定，速率大時通過紙帶和文字表述進行判定，速率大時點之寬度離大要曉得平均
16、速度的求法點之寬度離大要曉得平均速率的求法【解析【解析】因為貨車由于貨車A與與B碰撞前、后都做勻速運動，碰撞前、后都做勻速運動，且碰后且碰后A與與B粘合在一起，其共同速率比粘合在一起，其共同速率比A原先的速率原先的速率小所以應選點跡分布均勻且點距較大的小所以應選點跡分布均勻且點距較大的BC段估算段估算A的碰前速度，點寬度小的的碰前速率，點寬度小的DE段估算段估算A和和B碰后的共同碰后的共同速率速率23院校教育精品.510m/s1.05m/s0.0256.95100.695m/s0.0250.401.05kgm/s0.420kgm/s0.400.200.695kg
17、vpmmv由圖可知，碰前的速率和碰后的共同速率分別為故碰撞前后的總動量分別為：/s0.417kgm/s，在偏差容許的范圍內系統動量守恒24院校教育精品PPT【思維拓展【思維拓展】本題說明了另外一種驗證動量守恒定理本題說明了另外一種驗證動量守恒定理的反例，值得注意其方式，下題還列出了用擺球做實的事例，值得注意其方式，下題還列出了用擺球做實驗驗證動量守恒的實例對于相關的實驗，在解析過驗驗證動量守恒的實例對于相關的實驗，在解析過程中要從實驗原理出發進行研究，不能對實驗器材和程中要從實驗原理出發進行研究，不能對實驗器材和實驗步驟進行死記硬背實驗步驟進行死
18、記硬背25院校教育精品PPT跟蹤訓練跟蹤訓練1用如圖所示的裝置驗證動量守恒定理，用如圖所示的裝置驗證動量守恒定理，質量為質量為mA的鋼球的鋼球A用細線懸掛于用細線懸掛于O點，質量為點，質量為mB的鋼的鋼球球B置于離地面高度為置于離地面高度為H的水平面上，的水平面上，O點到點到A球球心球球心的距離為的距離為L，使懸線在，使懸線在A球釋放前張直，且與豎直線的球釋放前張直，且與豎直線的傾角為傾角為；A釋放后擺動到最高點時正好與釋放后擺動到最高點時正好與B球正碰，球正碰，碰撞后，碰撞后，A球把輕質指示針球把輕質指示針OC推移到與豎直線傾角推移到與豎直線傾角處，處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復寫紙
19、的白球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復寫紙的白紙紙D.保持保持角度不變，多角度不變，多次重復上述實驗，白紙上記錄次重復上述實驗，白紙上記錄了多個了多個B球的落點圖球的落點圖中中s是是B球平均落點到平臺邊球平均落點到平臺邊沿的水平距離緣的水平距離26院校教育精品PPT1_____()2_.為了驗證兩球碰撞過程動量守恒，應檢測、_、等化學量用字母表示用測得的化學量表示碰撞前球、球的動量：，碰撞后球、球的動量：，(1cos)AmgL2(1cos)sl27院校教育精品PPT21.1(1cos)
20、vmvmvmgLAL要驗證動量守恒定理須要檢測的數學量有：兩個小球的質量、，碰撞前后的速率、對于小球，從某一固定位置擺動到最高點與小球碰撞時的速率可以由機械能守恒定理算出，由此可以看出須要測出從懸點到小球的球心間的距離和擺線與豎直方向【析】的傾角解，28院校教育精品(1cos)212.22(1cos)02(1cos).vmsH碰撞后，小球繼續擺動并促進輕桿，一起運動，碰后的速率也可以由機械能守恒定理算出，由估算式：可以看出，須要測出，對于小球，碰撞后做平拋運動，由平拋知識和得由此可以看出須要檢測、根據前面求出，29院校教育精品PPT感謝您的傾聽