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(共15张PPT)
第一章 动量守恒定律
第4节 实验：验证动量守恒定律
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知识回顾
1、动量守恒定律的内容？
如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。
2、动量守恒定律的表达式？
p＝p ′ 或 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
3、动量守恒的条件？
① 系统不受外力或所受合外力为零
② 合外力不为零，但内力 外力，且作用时间极短，如爆炸，碰撞等。
③ 系统在某一方向上合外力为零，可认为系统在该方向上动量守恒。
一、实验思路
1、为了方便实验与计算，应该设计那种情景验证动量守恒定律？
碰撞
为了简便，可使两个物体碰撞前后均沿同一直线运动（一维碰撞）。
2、实验中需要测量哪些物理量？
① 物体的质量: m1 和m2
② 物体碰撞前后的速度: v1、v2、v1'、v2'
想一想：如何测量物体碰撞前后的速度？根据你所学以往知识能说出几种。
① 利用打点计时器测速
② 利用光电门测速
③ 利用平抛运动测速
……
二、方案设计
（一）、气垫导轨光电门法
①利用气垫导轨来减小摩擦力。
②利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。
③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。
想一想：气垫导轨是否需要调成水平？
实验时气垫导轨需要调成水平，使物块在导轨上能做匀速直线运动。
（一）、气垫导轨光电门法
本实验可以研究以下几种情况的碰撞：
碰撞后分开
碰撞后连成一体
分裂为两部分
向相反方向运动
原来连在一起的物体由于有相互斥力而分开，这也是一种碰撞
（一）、气垫导轨光电门法
碰撞情况Ⅰ: 碰撞后分开
运动滑块A撞击静止滑块B（mA＞mB ）
弹性碰撞架滑
mAv1=mA·v2+mBv3
碰撞情况Ⅱ: 碰撞后连成一体
（一）、气垫导轨光电门法
运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。
mAv=(mA+mB)v共
（一）、气垫导轨光电门法
碰撞情况Ⅲ: 分裂为两部分，向相反方向运动
两个滑块间放置一轻质弹簧，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。
0=mAvA-mBvB
（一）、气垫导轨光电门法
注意事项：
① 实验之前需要将气垫导轨调节水平；
② 实验时应该确保发生的是一维碰撞；
③ 记录数据时应规定正方向，若速度方向与规定方向相反，则取负值。
误差分析：
(1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。
(2)碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。
(3)测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。
（二）、平抛运动法
1、思路: 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。
小球碰撞前后瞬间的速度方向都是水平的，由平抛知识有：
v1=x1/t v1′=x1′/t v2=x2/t
可以不测速度的具体数值，用水平位移x代替速度进行验证。
本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
思想方法：等效替代
2、物理量的测量:
小球质量 —— 用天平测量
碰撞前后瞬间的速度 —— 用平抛知识求出
（二）、平抛运动法
3、实验要点:
① 为防止入射球反弹，选质量大的小球为入射小球（m1＞m2 ）
② 为保证对心碰撞，两球的半径应相等（r1=r2）
③ 安装实验装置时，应使斜槽末端水平。
④ 为便于确定小球水平位移，可用铅垂线记录斜槽末端在水平地面投影的位置（O 点位置）；在水平地面上适当位置铺放白纸，在白纸上铺放复写纸 ，确定小球落点的位置。
⑤ 每次小球下滑要从同一位置处由静止释放，用球心在水平地面的投影点到平均落点的距离表示小球的水平位移。
圆心为小球平均落点
（二）、平抛运动法
思考与讨论：
① 使用的斜槽必须要光滑吗
② 实验中需要测量时间吗？需要测量桌面的高度吗？
③ 怎么分清图中的三个落点？
④ 请写出验证关系式。
验证动量守恒定律
2、数据测量：由m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 知，需测质量和速度
3、实验方案：
1、实验思路： 利用一维内力远大于外力碰撞的方式，验证动量守恒
① 气垫导轨光电门法
② 平抛运动法
课堂小结
1．现用如图所示装置验证动量守恒定律，现给滑块A向右的初速度，使它与静止的B相碰。碰前与光电门1相连的光电计时器显示的时间是t1，碰后与光电门1相连的光电计时器显示的时间是t2，与光电门2相连的光电计时器显示的时间是t3，滑块A的质量m1，滑块B的质量m2
(1)验证碰撞中动量守恒，需验证表达式为_______（用m1,m2,t1,t2,t3表示）
(2)要验证碰撞是弹性碰撞，需要验证的表达式为_______（用t1,t2,t3表示）
(3)假设碰撞是弹性碰撞，为保证碰后A向左运动，则m1 m2（填>,<或=）
2．如图所示为“验证动量守恒定律”实验装置的示意图。
（1）在以上几个量中必须测量的是OP、OQ、________ 的距离。除这些量外，实验中还应测量的物理量是入射小球的质量m1和__________（用文字表述，并明确一个表示该量的符号）。
（2）实验最终要验证的表达式为____________________。（用上边的符号表示）
（3）下列哪些做法有助于完成实验，减小实验误差__________。
A．实验前仔细调整斜槽，使其末端点的切线水平
B．让入射小球的直径大于被碰小球的直径
C．改变入射小球滑下的高度h，重复实验，
通过多次测量取平均值确定水平位移
D．注意在实验中不能移动地面上所铺白纸的位置

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