鲁科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第1章 第3节 科学验证 动量守恒定律.ppt

六、误差分析实验所研究的过程是两个不同质量的小球发生水平正碰,因此“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。实验中两小球的球心高度不在同一水平面上,给实验带来误差。每次静止释放入射小球的释放点越高,两小球相碰时内力越大,动量守恒的误差越小。应进行多次碰撞,落点取平均位置来确定,以减小偶然误差。自我检测1.正误判断(1)利用斜槽验证动量守恒时,斜槽末端不需要调整到水平。()解析只有斜槽末端水平,才能保证小球碰前或碰后做平抛运动,进而用水平距离替代速度。答案×(2)利用斜槽验证动量守恒时,入射小球的质量可以小于被碰小球的质量。()解析为保证入射小球碰后不反弹,其质量必须大于被碰小球的质量。答案×(3)利用斜槽验证动量守恒时,两小球碰后的速度大小可以用它们做平抛运动的水平距离替代。()答案√2.在利用斜槽轨道验证碰撞中的动量守恒时,用到的测量工具有()A.停表、天平、刻度尺B.弹簧测力计、停表、天平C.天平、刻度尺、圆规D.停表、刻度尺、光电计时器解析用天平测小球质量,用刻度尺测水平位移,用圆规确定平均落点。由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同,因此不需要停表。答案C课堂篇探究学习探究一实验原理与操作典例剖析例题1某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证碰撞过程中的动量守恒,图中PQ是斜槽,QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,B球落点痕迹如图所示,其中刻度尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,刻度尺的零点与O点对齐。(1)碰撞后B球的水平射程应取为cm。?(2)在以下选项中,本次实验必须进行的测量是。?A.水平槽上未放B球时,A球落点位置到O点的距离B.A球与B球碰撞后,A球落点位置到O点的距离C.A球与B球的质量D.G点相对于水平槽面的高度解析(1)本题利用了高度相同、小球运动时间相同,在比例式中,可以用位移代替速度,即变难测物理量为易测物理量的原理,围绕10个落点所在的范围作最小的圆,其圆心即为平均落点,xB=64.8cm。(2)还应测出未放B球时,A球落点位置到O点的距离,A球和B球碰撞后,A球落点位置到O点的距离及A、B两球的质量。答案(1)64.8(2)ABC探究二数据处理与误差分析典例剖析例题2某同学设计了一个用打点计时器做“探究碰撞中的守恒量”的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体,继续做匀速运动。他设计的具体装置如图甲所示,在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50Hz,长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力。(1)若已测得打点纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图上)。A为运动的起点,则应选段来计算A的碰前速度;应选段来计算A和B碰后的共同速度。(以上两空选填“AB”“BC”“CD”“DE”)?(2)已测得小车A的质量mA=0.40kg,小车B的质量mB=0.20kg,由以上测量结果可得:碰前mAv0=kg·m/s;碰后(mA+mB)v共=kg·m/s。?(3)从(2)中数据得到的结论是。?解析(1)从纸带上打点情况看,BC段既表示小车做匀速运动,又表示小车有较大速度,因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况,应选用BC段计算A的碰前速度;CD段相邻点的间距减小,表示小车的运动情况还没稳定,而在DE段内小车运动稳定,故应选用DE段计算A和B碰后的共同速度。碰撞后(mA+mB)v共=(0.20+0.40)kg×0.695m/s=0.417kg·m/s。(3)从(2)中可知碰撞前mAv0=0.420kg·m/s,碰撞后(mA+mB)v共=0.417kg·m/s,二者近似相等,因此,在实验误差范围内,系统碰撞前后的总动量守恒。答案(1)BCDE(2)0.4200.417(3)在实验误差范围内,系统碰撞前后的总动量守恒规律总结验证动量守恒定律实验的难点是物体相互作用前后速率的测量,常见的方法如下:1.物体相互作用前后做平抛运动,利用水平射程替代速率;2.物体相互作用前后做匀速运动,利用打点计时器获得数据;3.物体相互作用前后做圆