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(共21张PPT)
动量守恒定律
第4节 实验： 验证动量守恒定律
学习重点：掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后速度的测量方法；
学习难点：掌握实验数据处理的方法,利用实验数据验证动量守恒定律。
学习目标：
最简单的碰撞情形：
A、B两物体碰撞前后沿同一条直线运动，即一维碰撞。
实验思路：
物理量的测量：
物体的质量——天平
物体碰撞前后的速度——？
如利用匀速运动，借助于打点计时器+纸带或气垫导轨+光电门。
再如利用平抛运动，借助斜槽等来达到实验目的。
方案一：气垫导轨+光电门
方案三：打点计时器+撞针橡皮泥
方案四：小球碰撞
方案二：斜槽下滑碰撞
气垫导轨
碰撞滑块
光电门
L
挡光条
测出滑块经过光电门的时间t，挡光条的宽度为L，
则滑块匀速运动的速度为
方案一：利用气垫导轨+光电门实现一维碰撞
碰撞前 碰撞后
质量 m1=0.10kg m2=0.10kg m1=0.10kg m2=0.10kg
速度 V1=0.4m/s V2=0 V1 =0 V2 =0.4m/s
mv m1v1+m2v2= m1v1 +m2v2 =
mv2 m1v12+m2v22= m1v1 2+m2v2 2=
实验数据
甲:滑块碰撞后分开
0.04kg·m/s
0.04kg·m/s
0.016J
0.016J
在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开，碰撞前后动量守恒，动能大小也不改变。
乙:滑块碰撞后粘连
碰撞前 碰撞后
质量 m1=0.10kg m2=0.15kg m1=0.10kg m2=0.15kg
速度 V1=0.64m/s V2=0.2m/s V1 =0.373m/s V2 =0.373m/s
mv m1v1+m2v2= m1v1 +m2v2 =
mv2 m1v12+m2v22= m1v1 2+m2v2 2=
0.094kg·m/s
0.093kg·m/s
0.030J
0.017J
在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动时，两个滑块组成的系统动量守恒，动能减小。
碰撞前 碰撞后
质量 m1=0.10kg m2=0.15kg m1=0.10kg m2=0.15kg
速度 V1=0 V2=0 V1 =0.225m/s V2 = -0.15m/s
mv m1v1+m2v2= m1v1 +m2v2 =
mv2 m1v12+m2v22= m1v1 2+m2v2 2=
丙：弹簧使静止滑块分开
0
0
0
0.0042J
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，两个滑块组成的系统动量守恒，动能增大。
弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，滑块的动能增加。
在实验误差允许范围内，两滑块碰撞前后总动量近似相等，系统动量守恒。
实验结论：
1.本实验碰撞前、后速度大小的测量采用极限法，v＝ ，其中d为挡光板的宽度.
2.注意速度的矢量性：规定一个正方向，碰撞前后滑块速度的方向跟正方向相同即为正值，跟正方向相反即为负值，比较m1v1＋m2v2与m1v1′＋m2v2′是否相等，应该把速度的正负号代入计算.
3.造成实验误差的主要原因是存在摩擦力.利用气垫导轨进行实验，调节时确保导轨水平.
小结：
方案二：斜槽下滑碰撞
方案二：斜槽下滑碰撞
首先不放B球，将A小球从定位板处沿斜坡下滑，它将落到P点。
再将B小球放到出射点，再一次将A小球从定位板处沿斜坡下滑，与B球发生碰撞，A球落到M点，B球落到N点。
A
B
O
P
M
N
入射小球
被碰小球
方案二：斜槽下滑碰撞
m1
m2
O
P
M
N
入射小球
被碰小球
因平抛的时间相同，则
故应验证的关系式为:m1 OP= m1 OM+m2 O N
要验证的关系是
实验步骤:
(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,在适当位置铺放好.记下重垂线所指的位置O.
(4)不放被碰小球,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)把被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽同一高度静止滚下,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和被碰小球落点的平均位置N。如图：
(6)测量OM、OP、ON的长度.将测量数据填入表中。
思考：下面两个装置入射小球和被碰小球开始平抛的位置相同吗？
(1)入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1>m2)；
(2)入射小球的半径等于被碰小球的半径；
(3)入射小球每次必须从斜槽上同一高度静止滚下；
(4)斜槽末端的切线必须水平；
(5)两球碰撞时,入射球与被碰球的球心连线与入射球的初速度方向一致；
(6)地面必须水平,白纸铺好后,实验过程中不能移动,否则会造成很大的误差。
小结：
方案三：打点计时器+撞针橡皮泥
将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体。
如何测量物体的速度？
通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
θ
β
碰后粘到一起

设摆绳长为L，测出摆角θ和β，
机械能守恒可得速度为
A
B
A
B
保证两绳等长
方案四：利用摆球结合机械能守恒定律的实验探究
1.碰撞前后摆球速度的大小可从摆线的摆角反映出来，所以方便准确地测出碰撞前后摆线的摆角大小是实验的关键.
2.根据机械能守恒定律计算碰撞前后摆球的速度与摆的角度的关系.
3.实验时应注意，两小球静止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.
小结：

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