高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律课文配套课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律课文配套课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，动量守恒，m1v1′＋，m2v2′，光电计时器，刻度尺，课内互动探究，探究，接通打点计时器等内容，欢迎下载使用。
4．实验：验证动量守恒定律
1．掌握验证动量守恒定律的实验思路和实验方法；明确实验所需测量的物理量。2．设计实验方案，进行数据处理，得出实验结论，验证动量守恒定律。3．通过实验验证，进一步领会守恒思想。
让两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，创造条件，使系统所受外力的矢量和近似为0，满足___________的条件。
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。需要测量物体的_______，以及两个物体发生碰撞前后各自的_______。物体的质量可用_______直接测量。
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′)，若满足m1v1＋m2v2＝__________　___________，则验证了碰撞前后总_______守恒。
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1．实验器材：气垫导轨、_____________、天平、_______(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。2．实验原理：(1)调整导轨使之处于______状态，并使光电计时器系统正常工作。(2)速度的测量：记录滑块上挡光片的宽度Δx以及光电计时器显示的挡光时间Δt，利用公式v＝_______计算出两滑块碰撞前后的速度。
方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1．实验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量_____同的小球，重垂线，复写纸，白纸，_______，_________，圆规，三角板等。2．实验的基本思想——转化法：不易测量量转化为易测量量的实验设计思想。
3．实验原理：(1)让一个质量较大的小球从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的另一质量较小的小球发生碰撞，之后两小球都做_______运动。(2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间_______。如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平_______。
研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
1．实验装置：如图所示。
2．物理量的测量(1)滑块的质量用天平直接测量。
3．碰撞情境的实现利用轻质弹簧、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等设计各种类型的碰撞，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。(1)情境1：质量不同的两滑块，一静一动碰撞；(2)情境2：两滑块追碰、相向碰，碰撞后分开；(3)情境3：两滑块挤压弹簧后用细线连接，烧断细线后两滑块分开；(4)情境4：两滑块碰撞后，撞针插入橡皮泥中，使滑块连成一体。
4．数据记录与处理(1)规定正方向，碰撞前后速度的方向与正方向相同为正，相反为负。(2)通过计算碰撞前后的总动量，检验是否满足动量守恒定律。
典例剖析　　　　 某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的不变量的实验。气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，导轨空腔内不断通入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。
(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节打点计时器的高度，直至滑块1拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
⑥先_________________，然后_____________，让滑块1带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g。试完善实验步骤⑥的内容。
(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是____________________　____________________________。(4)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是________________　__________________。
质量与速度乘积的矢量和
　　　　　　　　(2023·成都高二联考)如图甲所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下：①调节气垫导轨成水平状态；②轻推滑块A，测得A的遮光片通过光电门G1的遮光时间为t1；③A与B相碰后，B和A的遮光片先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和t3。
回答下列问题：(1)用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为_______mm。(2)实验中为保证A与B碰撞后A不反弹，选择mA_____mB(选填“>”“＝”或“mB。
研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
1．测质量：用天平测出两个小球的质量，并选质量大的小球为入射小球。2．实验装置：将斜槽安装在水平桌面上，并调整斜槽使其末端水平，在地面上铺上白纸，上面再铺好复写纸，记下重垂线所指的位置O。
3．实验操作：(1)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定位置处自由滚下。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。
(2)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽固定位置处自由滚下，使它们发生碰撞，重复10次，用(1)中的方法，标出入射小球发生碰撞后落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。(3)连接O、N。测量线段OP、OM、ON的长度，将测量数据代入公式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立，如成立，则碰撞前后动量守恒。
4．注意事项(1)“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。(2)斜槽末端必须水平。(3)入射球的质量应大于被碰球的质量。(4)入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下。
典例剖析　　　　　(2023·河北迁安三中高二期中)如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)下列器材选取或实验操作符合实验要求的是_____；A．可选用半径不同的两小球B．选用两球的质量应满足m1>m2C．需用秒表测量小球在空中飞行的时间D．斜槽轨道必须光滑
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上的S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量出平抛的射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分末端，再将入射小球m1从斜轨上的S位置由静止释放，与小球m2相碰，并且多次重复。接下来要完成的必要步骤是_______(填选项前的符号)。A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N并测量平抛射程OM，ON
m1·OM＋m2·ON
解析：(1)应选用半径相同的两小球，让它们发生对心碰撞，两球的质量应满足m1>m2，故A错误，B正确；因两小球碰后在空中的飞行时间相同，在计算过程中等式两边时间可以消去，所以不需要用秒表测量小球在空中飞行的时间，故C错误；保证入射小球m1每次都从斜轨上的S位置由静止释放即可，斜槽轨道不需要必须光滑，故D错误。(2)需要用天平测量两个小球的质量m1、m2；不需要测量小球m1开始释放高度h，保证入射小球m1每次都从斜轨上的S位置由静止释放即可；也不需要测量抛出点距地面的高度H；需要分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N并测量它们的平抛射程OM、ON，故A、D正确，B、C错误。
　　　　　　　　如图为验证动量守恒定律实验装置。(1)在不放小球m2时，让小球m1从斜槽导轨的水平槽口抛出，利用光电门传感器测量小球通过光电门的时间为t0并显示在计算机屏幕上。
解析：(2)为减小实验误差，在两球碰撞后m1球不反弹，所选用的两小球质量关系应为m1>m2。碰后小球m1通过光电门的时间为t1，小球m2通过光电门的时间为t2。因为碰后m1的速度小于m2的速度，所以t1>t2。碰后平抛运动的高度一样，故时间一样，t1′＝t2′。(3)由动量守恒可得m1v0＝m1v1＋m2v2，
1．(2023·山东潍坊高二检测)气垫导轨是一种常用的实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦，如图甲所示。利用气垫导轨，通过频闪照相运用动量守恒定律的知识，可以测量物体的质量以及判断碰撞过程中的一些特点，开始时滑块B静止，滑块A、B碰撞前后的位置情况如图乙所示。请回答以下问题：
(1)若该实验在空间站中进行，气垫导轨在安装时_________(选填“需要”或“不需要”)处于水平；(2)若滑块A的质量为150 g，则滑块B的质量为__________；(3)该碰撞过程中，系统的机械能_______(选填“守恒”或“不守恒”)。
解析：(1)空间站中物体处于完全失重状态，滑块与气垫导轨间不存在弹力作用，无摩擦力作用，气垫导轨在安装时不需要处于水平。
以向右为正方向，由动量守恒定律得：mAv0＝mAvA＋mBvB，代入数据解得：mB＝50 g。
2．(2023·河南南阳高二检测)用如图所示的装置可以验证碰撞中的动量守恒，AB为竖直面内末端水平的轨道，斜面顶端与B端平齐。实验时先让质量为m1的球从斜槽上某一固定位置A由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到斜面上的E点；再把质量为m2的球放在水平轨道末端，让m1球仍从位置A由静止滚下，m1球和m2球碰撞后分别落到斜面上的D、F点，图中D、E、F到抛出点B的距离分别为LD、LE、LF。
(1)实验中造成误差的可能情况有_______(填选项前的字母)。A．线段BE、BD、BF长度的测量B．轨道不光滑C．轨道末端不水平D．轨道末端到对应点的竖直高度未测量(2)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______________ ______________(用题中所给的已知字母表示)。
解析：(1)线段长度的测量存在偶然误差，对实验结果可能产生误差，故A正确；只要每次都在轨道同一位置静止释放质量为m1的球，就可以保证碰撞前速度大小相等，轨道是否光滑对本实验无影响，故B错误；本实验是用平抛运动规律间接测量速度，若轨道末端不水平，就不是做平抛运动，对实验结果会造成误差，故C正确；本实验斜面倾角一定，不需要测量高度的具体值(证明见下面解析)，故D错误。