实验：验证动量守恒定律.ppt

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1、第二单元　实验：验证动量守恒定律一、实验目的1．验证一维碰撞中的动量守恒．2．探究一维弹性碰撞的特点．二、实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．三、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、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．方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．方案四：斜槽、大小相等而质量不等

2、的小钢球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板．五、实验过程方案一：用气垫导轨和光电计时器验证动量守恒定律．1．实验装置如图1所示．2．说明：(1)气垫导轨能够很容易地保证两个滑块的相互作用是一维的，光电计时装置可以迅速测量两个滑块相互作用前后的速度．(2)实验要从下列几种情形来探究：①用细线将弹簧片拉成弓形，置于质量不等的滑块间，且使它们静止．烧断细线，弹簧片弹开后落下，两滑块向相反方向运动．②在两滑块相撞的端面装上弹性碰撞架，可得到近似弹性碰撞．③在两滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥(或贴上尼龙拉扣)，可得到完全非弹性碰撞．3．数据处理：可

3、把测得的质量m、速度v填入下列表格，并进行计算.实验情景用弓形弹片弹开探究量质量(kg)速度(m/s)mv(kg·m/s)碰撞前m1v1m1v1＋m2v2m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋m2v2′m2v2′方案二：用两摆球碰撞验证动量守恒定律1．实验装置如图2所示．2．一个小球静止，拉起另一个小球使它摆动到最低点时它们相碰．由小球拉起和摆动的角度来算出小球碰前或碰后的速度．可贴胶布增大两球碰撞时的能量损失，两球质量可相等，也可不相等．3．数据处理实验情景小球的碰撞端粘胶布探究量质量速度mv碰撞前m1v1m1v1＋m2v2m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋

4、m2v2′m2v2′方案三：用打点计时器和小车的碰撞验证动量守恒定律1．实验装置如图3所示2．小车A连接纸带通过打点计时器，小车B静止，两车碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，两车撞后连成一体，通过纸带测出它们碰撞前后的速度．3．数据处理：实验情景小车的碰撞端装撞针与橡皮泥探究量质量速度mv碰撞前m1v1m1v1＋m2v2m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋m2v2′m2v2′方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律1．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．按照图4所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平．3．白纸在下，复写纸在上且在适当位

5、置铺放好．记下重垂线所指的位置O.4．不放被撞小球，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．把被撞小球放在斜槽末端，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5所示．7．整理好实验器材放回原处．8．实验结论：在实验误差范围内，讨论碰撞系统的动量守恒．六、注意事项1．碰撞有很多的情形，实验寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求．2．保证物体发生的是一维碰撞，

6、即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍然沿同一直线运动．3．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平．4．若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直平面内．5．利用斜槽实验中，斜槽的末端的切线必须水平，并且入射球的质量应大于被碰球的质量．七、误差分析1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否为一维碰撞．(2)实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力．2．偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量．3

7、．改进措施：(1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件．(2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差．【例1】如图6所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图．(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则()A．m1>m2，r1>r2B．m1>m2，r1m2，r1＝r2D．m1

8、射小球落点的平均位置，则关系式(用m1