1.4 实验：验证动量守恒定律 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册(共24张PPT)

(课件网) 第一章 动量守恒定律 1.4 实验：验证动量守恒定律 本节课我们通过实验验证动量守恒定律。 一、 实验思路 动量守恒定律的适用条件是系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0。我们生活中的物体受到各种力的作用，难以满足这种理想化的条件。但是，在某些情况下，可以近似满足动量守恒的条件。 想一想，满足上述条件的过程有哪些 我们可以考虑物体发生碰撞的情况。两个物体在发生碰撞时，作用时间很短。根据动量定理，它们的相互作用力很大。如果把这两个物体看作一个系统，那么，虽然系统还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用，但是其中有些力的矢量和为0，有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。因此，可以近似认为碰撞满足动量守恒定律的条件。 你也可以考虑其他符合动量守恒条件的情形来验证动量守恒定律。在设计实验时应着重考虑如下问题。 ·实验中哪些物体组成了要研究的系统 ·如何创造实验条件，使系统所受外力的矢量和近似为0 ·需要测量哪些物理量 二、 物理量的测量 研究对象确定后，还需要明确所需测量的物理量和实验器材。根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。 物体的质量可用天平直接测量。想一想，有哪些方式可以测量速度 你在设计实验方案时会选择哪种 为什么 思考与讨论 三 、数据分析 根据选定的实验方案设计实验数据记录表格。选取质量不同的两个物体进行碰撞，测出物体的质量 (m1，m2) 和碰撞前后的速度(v1，v1′，v2，v2′)，分别计算出两物体碰撞前后的总动量，并检验碰撞前后总动量的关系是否满足动量守恒定律，即 m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2 参考案例 1 研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 本案例中，我们利用气垫导轨来减小摩擦力，利用数字计时器测量滑块碰撞前后的速度。实验装置如图 1.4-1所示。可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。 本实验可以研究以下几种情况。 1.选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架(图1.4-2)，滑块碰撞后随即分开。 2. 在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥(图1.4-3)，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙搭扣，碰撞时它们也会连成一体。 3.原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。这种情况可以通过下面的方式实现。 在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动(图1.4-4)。 实验前请思考： 1.气垫导轨是否需要调成水平 如果需要，你能想出哪些办法 2. 如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 本案例中，我们研究两个小球在斜槽末端发生碰撞的情况。 参考案例 2 实验装置如图 1.4-5 所示。将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。让一个质量较大的小球(入射小球)从斜槽上滚下，跟放在斜槽末端的另一个大小相同、质量较小的小球(被碰小球)发生撞。 使入射小球从斜槽不同高度处滚下，测出两球的质量以及它们每次碰撞前后的速度，就可以验证动量守恒定律。 小球的质量可以用天平来测量。怎样测量两球碰撞前后瞬间的速度呢 两个小球碰撞前后瞬间的速度方向都是水平的，因此，两球碰撞前后的速度，可以利用平抛运动的知识求出。 在这个实验中也可以不测量速度的具体数值。做平抛运动的小球落到地面，它们的下落高度相同，飞行时间也就相同。因此，小球碰撞后的速度之比就等于它们落地时飞行的水平距离之比。根据这一思路，也可以验证动 ... ...