物理选择性必修1优质课公开课第4节 实验:验证动量守恒定律.pdf

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第4节实验:验证动量守恒定律

实验目的

1.领会验证动量守恒定律的实验原理。

2.会用不同的方案验证动量守恒定律。

实验原理

在一维碰撞中,测出相碰撞两物体的质量m、m和碰撞前物体的速度v、v

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及碰撞后物体的速度v′、v′,找出碰撞前的动量p=mv+mv及碰撞后的动

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量p′=mv′+mv′,看碰撞前后动量是否守恒。

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[实验方案一]利用气垫导轨完成一维碰撞实验

[实验器材]

气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰

撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。

[实验步骤]

1.测质量:用天平测出滑块质量。

2.安装:正确安装好气垫导轨。

3.实验:接通电源,利用配套的数字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)。

4.验证:一维碰撞中的动量守恒。

[实验方案二]利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律

[实验器材]

斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。

[实验步骤]

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:按照图甲所示安装实验装置。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。记下铅垂线所指的位

置O。

4.放球找点: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。

6.验证:连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。

最后代入m·OP=m·OM+m·ON,看在误差允许的范围内是否成立。

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7.结束:整理好实验器材放回原处。

[数据处理]

验证的表达式:m·OP=m·OM+m·ON

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误差分析

1.系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求。

(1)碰撞是否为一维。

(2)实验是否满足动量守恒的条件,如气垫导轨是否水平,两球是否等大,用

长木板实验时是否平衡掉摩擦力。

2.偶然误差:主要来源于质量m和速度v的测量。

注意事项

1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。

2.方案提醒

(1)若利用气垫导轨进行验证,调整气垫导轨时,应注意利用水平仪确保导轨

水平。

(2)若利用平抛运动规律进行验证,安装实验装置时,应注意调整斜槽,使斜

槽末端水平,且选质量较大的小球为入射小球。

实验原理与操作

[典例1]如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个

小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测

量__________(填选项前的符号),间接地解决这个问题。

A.小球开始释放高度h

B.小球抛出点距地面的高度H

C.小球做平抛运动的射程

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时先让入射球m多次从

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倾斜轨道上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP,然

后,把被碰小球m静置于轨道的水平部分,再将入射球m

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