1、1院校教育精品PPT一、实验目的一、实验目的验证碰撞中的动量守恒。验证碰撞中的动量守恒。二、实验原理二、实验原理在一维碰撞中，测出相撞的两物体的质量在一维碰撞中，测出相撞的两物体的质量m1和和m2及及碰撞前、后物体的速率碰撞前、后物体的速率v1、v2及及v1、v2，找出碰撞前的，找出碰撞前的动量动量及碰撞后的动量及碰撞后的动量，看，看碰撞前、后动量是否守恒。碰撞前、后动量是否守恒。2院校教育精品PPT三、实验器材三、实验器材方案一：方案一：气垫滑轨、光电计时器、天平、滑块气垫滑轨、光电计时器、天平、滑块(两个两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、
2、撞针、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。橡皮泥。方案二：方案二：带细线的摆球带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。器、坐标纸、胶布等。方案三：方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两两个个)、天平、撞针、橡皮泥。、天平、撞针、橡皮泥。方案四：方案四：斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。三角板。3院校教育精品PPT四、实验步骤四、实验步骤方案一：方案一：借助气垫导
3、轨完成一维碰撞实验借助气垫滑轨完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出滑块质量。测质量：用天平测出滑块质量。(2)安装：正确安装好气垫滑轨。安装：正确安装好气垫滑轨。(3)实验：接通电源，借助配套的光电计时装置测出两实验：接通电源，借助配套的光电计时装置测出两滑块各类情况下碰撞前后的速率滑块各类情况下碰撞前后的速率(改变滑块的量改变滑块的量改变滑块的初速率大小和方向改变滑块的初速率大小和方向)。(4)验证：一维碰撞中的动量守恒。验证：一维碰撞中的动量守恒。4院校教育精品PPT方案二：方案二：借助等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰借助等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰撞验撞验(1)测质量：用
4、天平测出两小球的质量测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。(2)安装：把两个大小相等的小球用等长悬线悬挂上去。安装：把两个大小相等的小球用等长悬线悬挂上去。(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相撞。相撞。(4)测速度：可以检测小球被拉起的角度，因而算测速度：可以检测小球被拉起的角度，进而算出碰撞出碰撞前对应小球的速率，检测碰撞后小球摆起的角度，算前对应小球的速率，检测碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速率。出碰撞后对应小球的速率。(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验。改变条件：改变碰撞条件，重复实验。(6)验证：一维碰
5、撞中的动量守恒。验证：一维碰撞中的动量守恒。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验证动量定理实验报告，让入射小球从同一高度把被碰小球置于斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复滚下，使它发生正碰，重复10次，仿步骤（次验证动量定理实验报告，仿步骤（5）求出入射）求出入射小球落地点的平均位置小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置和被碰小球落地点的平均位置N。(7)过过O和和N在纸上作仍然线。在纸上作仍然线。(8)用刻度尺量出线段用刻度尺量出线段OM、OP、ON的宽度把两小球的的宽度把两小球的质量和相应的数值代入质量和相应的数值代入，
6、看，看是否创立。是否创立。8院校教育精品PPT9院校教育精品PPT10院校教育精品PPT六、注意事项六、注意事项1前提条件前提条件碰撞的两物体应保证碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”。2方案提醒方案提醒(1)若借助气垫滑轨进行实验，调整气垫滑轨时，注意借助水平若借助气垫滑轨进行实验，调整气垫滑轨时，注意借助水平仪确保滑轨水平。仪确保滑轨水平。(2)若借助摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水线上，若借助摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水线上，且正好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖且正好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。直面内。11院校
7、教育精品PPT(3)若借助长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用若借助长木板进行实验，可在长木板下垫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应注意：若借助斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；选质量较大的小球作为入射小球；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要一直保持不变。终保持不变。12院校教育精品PPT3探究推论探究推论找寻的不变量必须在各类碰撞情况下都不改变。找寻的不
8、变量必须在各类碰撞情况下都不改变。七、误差剖析七、误差剖析1系统偏差系统偏差主要来始于装置本身是否符合要求，即：主要来始于装置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否为一维碰撞。碰撞是否为一维碰撞。(2)实验是否满足动量守恒的条件：如气垫滑轨是否水平，实验是否满足动量守恒的条件：如气垫滑轨是否水平，两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉磨擦力。两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉磨擦力。2碰巧偏差碰巧偏差主要来始于质量主要来始于质量m和速率和速率v的检测。的检测。13院校教育精品PPT14院校教育精品PPT【例【例1】在在“验证动量守恒定理验证动量守恒定理”的实验中，为了使的实验中，为了使实验
9、得到较好的疗效：实验得到较好的疗效：(1)在调整实验装置时，应注意调整轨道末端在调整实验装置时，应注意调整轨道末端__；这是为了这是为了_(2)在做实验时，比较斜槽轨道上较高位置和较低位置，在做实验时，比较斜槽轨道上较高位置和较低位置，应选择应选择_释放小球，释放小球，理由是理由是:基本实验过程切线沿水平方向切线沿水平方向保证入射小球和被碰小球在碰后都能做平抛运动保证入射小球和被碰小球在碰后都能做平抛运动较低位置较低位置由于入射球在碰撞前可获得较由于入射球在碰撞前可获得较大的速率，和被碰球之间的互相作用时大的速率，和被碰球之间的互相作用时间可以减短，减小它们之间的互相作用间可以减短，减小它
10、们之间的互相斥力，球所受的阻力可忽视不计力，球所受的阻力可忽视不计15院校教育精品PPT(3)如碰撞小球的直径为如碰撞小球的直径为r1，质量为，质量为m2，实验记录下小，实验记录下小球的落点为球的落点为M、P、N，如图所示，则本实验验证动量，如图所示，则本实验验证动量守恒的依据是看守恒的依据是看_m1OM+m2ON是否与是否与m1OP相等相等16院校教育精品PPT1对实验的要求不明晰对实验的要求不明晰2不能确切确定小球的起点与落点不能确切确定小球的起点与落点3不理解实验原理造成对所需检测的化学量不不理解实验原理造成对所需检测的化学量不清楚清楚17院校教育精品PPT【例【例2】某同事用图
11、某同事用图626(甲甲)所示装置通过直径相同的所示装置通过直径相同的A、B两两球的碰撞来验证动量守恒定理图中球的碰撞来验证动量守恒定理图中PQ是斜槽，是斜槽，QR为水平为水平槽实验时先使槽实验时先使A球从斜槽上某一固定位置球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，由静止开始滚下，落到坐落水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作落到坐落水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作10次，次，得到得到10个落点痕迹再把个落点痕迹再把B球置于水平槽上紧靠槽末端的地方，球置于水平槽上紧靠槽末端的地方，让让A球仍从位置球仍从位置G由静止开始滚下，和由静止开始滚下，和B球碰撞后，球碰撞后，A、B球分球分别在记录
12、纸上留下各自的落点痕迹重复这些操作别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这些操作10次图中次图中O点是水平槽末端点是水平槽末端R在记录纸上垂直投影点在记录纸上垂直投影点.院校教育精品PPTB球落点痕迹如图球落点痕迹如图(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，米尺的零点与所在的平面，米尺的零点与O点对齐点对齐图院校教育精品PPT(1)碰撞后碰撞后B球的水平射速应取为球的水平射速应取为_cm.(2)在以下选项中，什么不是本次实验必须进行的检测？在以下选项中，什么不是本次实验必须进行的检测？答答_(填选项号填选项
13、号)A水平槽上未放水平槽上未放B球时，检测球时，检测A球落点位置到球落点位置到O点的点的距离；距离；BA球与球与B球碰撞后，检测球碰撞后，检测A球落点位置到球落点位置到O点的距点的距离；离；C检测检测A球与球与B球的半径；球的半径；D检测检测A球和球和B球的质量球的质量(或两球质量之比或两球质量之比)；E检测检测G点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度64.265.院校教育精品PPT【例【例3】某同事设计了一个用打点计时器验证动量守某同事设计了一个用打点计时器验证动量守恒定理的实验，在货车恒定理的实验，在货车A的后端黏有橡皮泥，设法使的后端黏有橡皮泥，设法使货车大车A做匀速直
14、线运动，之后与原先静止的货车做匀速直线运动，之后与原先静止的货车B相撞相撞并黏在一起，继续做匀速运动，设计如图并黏在一起，继续做匀速运动，设计如图(甲甲)所示，所示，在货车在货车A的前面连着纸带，电磁打点计时器的频度为的后边连着纸带，电磁打点计时器的频度为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡磨擦力，长木板下垫着小木片用以平衡磨擦力题型验证动量守恒定理实验的迁移运用题型验证动量守恒定理实验的迁移运用21院校教育精品PPT(1)若已得到打点纸带如图若已得到打点纸带如图(乙乙)所示，并测得各计所示，并测得各计数点间的距离在图上标出数点间的距离在图上标出A为运动起始的点，则应选为运动起始的点，则应
15、选_段来估算段来估算A碰前的速率，应选碰前的速率，应选_段来估算段来估算A和和B碰后的共同速率碰后的共同速率(2)已测得货车已测得货车A的质量的质量mA=0.40kg，货车，货车B的质量的质量mB=0.20kg，则由以上结果可得碰前总动量，则由以上结果可得碰前总动量=_kgm/s，碰后总动量，碰后总动量=_kgm/s.得到的推论是得到的推论是_(计估算结果保留三位有效数字算结果保留三位有效数字)22院校教育精品PPT【切入点【切入点】通过纸带和文字表述进行判定，速率大时通过纸带和文字表述进行判定，速率大时点之宽度离大要晓得平均
16、速度的求法点之宽度离大要晓得平均速率的求法【解析【解析】因为货车由于货车A与与B碰撞前、后都做匀速运动，碰撞前、后都做匀速运动，且碰后且碰后A与与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应选点迹分布均匀且点距较大的小所以应选点迹分布均匀且点距较大的BC段估算段估算A的碰前速度，点宽度小的的碰前速率，点宽度小的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由图可知，碰前的速率和碰后的共同速率分别为故碰撞前后的总动量分别为：/s0.417kgm/s，在偏差容许的范围内系统动量守恒24院校教育精品PPT【思维拓展【思维拓展】本题说明了另外一种验证动量守恒定理本题说明了另外一种验证动量守恒定理的反例，值得注意其方式，下题还列出了用摆球做实的事例，值得注意其方式，下题还列出了用摆球做实验验证动量守恒的实例对于相关的实验，在解析过验验证动量守恒的实例对于相关的实验，在解析过程中要从实验原理出发进行研究，不能对实验器材和程中要从实验原理出发进行研究，不能对实验器材和实验步骤进行死记硬背实验步骤进行死
18、记硬背25院校教育精品PPT跟踪训练跟踪训练1用如图所示的装置验证动量守恒定理，用如图所示的装置验证动量守恒定理，质量为质量为mA的钢球的钢球A用细线悬挂于用细线悬挂于O点，质量为点，质量为mB的钢的钢球球B置于离地面高度为置于离地面高度为H的水平面上，的水平面上，O点到点到A球球心球球心的距离为的距离为L，使悬线在，使悬线在A球释放前张直，且与竖直线的球释放前张直，且与竖直线的倾角为倾角为；A释放后摆动到最高点时正好与释放后摆动到最高点时正好与B球正碰，球正碰，碰撞后，碰撞后，A球把轻质指示针球把轻质指示针OC推移到与竖直线倾角推移到与竖直线倾角处，处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸
19、的白球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸纸D.保持保持角度不变，多角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录次重复上述实验，白纸上记录了多个了多个B球的落点图球的落点图中中s是是B球平均落点到平台边球平均落点到平台边沿的水平距离缘的水平距离26院校教育精品PPT1_____()2_.为了验证两球碰撞过程动量守恒，应检测、_、等化学量用字母表示用测得的化学量表示碰撞前球、球的动量：，碰撞后球、球的动量：，(1cos)AmgL2(1cos)sl27院校教育精品PPT21.1(1cos)
20、vmvmvmgLAL要验证动量守恒定理须要检测的数学量有：两个小球的质量、，碰撞前后的速率、对于小球，从某一固定位置摆动到最高点与小球碰撞时的速率可以由机械能守恒定理算出，由此可以看出须要测出从悬点到小球的球心间的距离和摆线与竖直方向【析】的倾角解，28院校教育精品(1cos)212.22(1cos)02(1cos).vmsH碰撞后，小球继续摆动并促进轻杆，一起运动，碰后的速率也可以由机械能守恒定理算出，由估算式：可以看出，须要测出，对于小球，碰撞后做平抛运动，由平抛知识和得由此可以看出须要检测、根据前面求出，29院校教育精品PPT感谢您的倾听