第4节 实验:验证动量守恒定律 一、本版教材实验理清楚 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m1、m2和碰撞前物体的速度v1、v2及碰撞后物体的速度v1'、v2',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。 实验过程 方案(一):利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1.实验器材 气垫导轨、数字计时器、天平、带挡光片滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。 2.实验步骤 (1)测质量:用天平测出两滑块质量。 (2)安装:正确安装好气垫导轨。 (3)实验:接通电源,利用配套的光电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。 3.数据处理 验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 方案(二):利用斜槽上滚下的小球完成一维碰撞实验 1.实验器材 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、天平一台、刻度尺、圆规。 2.实验步骤 (1)先用天平测出小球质量m1、m2。 (2)按如图甲所示那样安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端点切线水平,调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行,以确保正碰后的速度方向水平。 (3)在地上铺一张白纸,在白纸上铺放复写纸。 (4)在白纸上记下重垂线所指的位置O,它表示两小球做平抛运动的初始位置的水平投影。 (5)先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某一高度处静止滚下,重复10次,用圆规画一个尽可能小的圆,把所有的小球落点圈在里面,圆心就是入射小球发生直接平抛的落地点P。 (6)把被碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从同一高度由静止滚下,使它们发生正碰,重复10次,仿照步骤(5)得到入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。 (7)过O和N在纸上作一直线。 (8)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。把两小球的质量和相应的数值代入m1·OP=m1·OM+m2·ON,看看是否成立。 (9)整理实验器材放回原处。 3.数据处理 验证得表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON 误差分析 产生原因 减少方法 偶然误差 质量m和速度v的测量、读数 采取多次测量求平均值 系统误差 (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,斜槽末端切线是否水平 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 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实验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平。 (2)若利用斜槽小球碰撞应注意: ①斜槽末端的切线必须水平。 ②把被碰小球放在斜槽末端。 ③入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 ④选质量较大的小球作为入射小球。 ⑤实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。 二、他版教材实验多融通 (一)人教版教材实验方案 [差异解读] 1.小球为半径相同的钢球和玻璃球。 2.斜槽轨道固定在铁架台上,而教科版是固定在桌子上。 (二)粤教版教材实验方案 [差异解读] 1.两小球均为小钢球。 2.靶球放置在支球柱上,而教科版和鲁科版靶球放置在斜槽末端。 3.表达式为:m1=m1+m2。 命题视角一 实验原理与操作 [典例1] (2024·新课标卷)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上,轨道末段水平,右侧端点在水平木板上的垂直投影为O,木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放,a从轨道右端水平飞出后落在木板上;重复多次,测出落点的平均位置P与O点的距离xP。 ... ...
~~ 您好，已阅读到文档的结尾了 ~~
