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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量和动量守恒定律第三节 动量守恒定律课文配套课件ppt
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量和动量守恒定律第三节 动量守恒定律课文配套课件ppt,共24页。PPT课件主要包含了答案见解析等内容,欢迎下载使用。
一、实验目的1.验证两小球碰撞过程中的动量守恒.2.掌握实验操作步骤和所需的实验仪器的性能.3.知道实验注意事项,会进行误差分析,并在实验中尽量减小误差.二、实验器材斜槽、定位板、小球(两个)、天平、复写纸、木板、白纸等.
三、实验原理入射球与静止的靶球发生正碰,验证碰前两球的总动量m1v1,与碰后两球的总动量m1v1′+m2v2′相等.需要测量以下几个物理量.1.入射球质量m1和靶球质量m2:用天平来测量质量.2.碰前入射球的速度v1与碰后入射球的速度v1′和靶球的速度v2′:因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,速度可由平抛运动的规律来求,代入公式m1v1=m1v1′+m2v2′即可验证.3.由于小球下落的高度相同,小球的水平速度若用飞行时间做时间单位,在数值上就等于小球飞出的水平距离.所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离,代入公式就可以验证动量守恒定律.
一、实验步骤 (1)按上图所示安装实验仪器,通过水平调节螺钉使斜槽末端处于水平,钢球放在上面能保持静止状态.在木板上依次铺上白纸、复写纸.利用重垂线在白纸上分别标注斜槽水平段端口、靶球初位置(支球柱)在白纸平面的投影点O和点O′.
(2)用天平测出两个大小相同、但质量不同的钢球的质量,质量大的钢球m1作为入射球,质量小的钢球m2作为靶球.(3)先让入射球单独从斜槽上端紧靠定位板的位置自由滑下,在白纸上留下落地碰撞的痕迹.(4)让入射球从斜槽上端同一位置自由滑下,与放在支球柱上的靶球发生碰撞,两球分别在白纸上留下落地碰撞的痕迹.(5)测出入射球m1两次落地碰撞点与点O′的距离s和s1,靶球m2落地碰撞点与点O′的距离s2.
二、数据处理验证m1s=m1s1+m2s2是否成立.三、注意事项1.斜槽末端的切线必须水平.2.支球柱要与斜槽等高.3.入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放.4.入射球质量大于被碰球的质量.
四、误差分析1.系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求.(1)碰撞是否为一维.(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,用长木板实验时是否平衡掉摩擦力.2.偶然误差:主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量.
类型一 实验原理及操作【典例1】 用如下图所示的装置,来完成“验证动量守恒定律”的实验.实验中使用的小球1和2半径相等,用天平测得质量分别为m1、m2,且m1> m2.在水平木板上铺一张白纸,白纸上面铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O.先不放小球2,使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下,落到水平木板上的P点.再把小球2静置于斜槽轨道末端,重复上述操作,小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上,在白纸上留下各自落点的痕迹.
(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题,确定碰撞前后落点的位置P、M、N,用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON.①本实验必须满足的条件是______;A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端必须是水平的C.小球1每次必须从同一位置由静止释放②若两球相碰前后的动量守恒,其表达式为OP=_______________.(用m1、m2、OM、ON表示)
解析:①保证小球每次从同一位置由静止释放,摩擦力的影响相同即可,不需要使斜槽轨道光滑,故A错误;小球从斜槽末端抛出后做平抛运动,故斜槽末端必须保持水平,故B正确;小球1每次必须从同一位置由静止释放,才能使小球抛出的速度保持不变,故C正确.故选BC.
(2)在上述实验中换用不同材质的小球,其他条件不变,记录下小球的落点位置.下面三幅图中,可能正确的是________.
类型二 实验数据处理和误差分析【典例2】 利用图甲所示的装置验证动量守恒定律.气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与穿过打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间.实验测得滑块A的质量m1=0.3 kg,滑块B的质量m2=0.1 kg,遮光片的宽度d用游标卡尺测量,如图丙所示;打点计时器所用的交流电的频率f=50 Hz.将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰;碰后光电计时器显示的时间tB=2.86×10-3 s,碰撞前后打出的纸带如图乙所示.
(1)遮光片的宽度d=______________mm.解析:遮光片的宽度d=8 mm+6×0.05 mm=8.30 mm.(2)计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为____________kg·m/s,两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s.(计算结果保留两位小数)
类型三 实验创新应用【典例3】 (2024·江苏省木渎高级中学月考)如图所示是验证动量守恒定律实验中获得的频闪照片.已知A、B两滑块的质量分别是mA、mB,A 滑块向右运动,与原来处于静止状态的B 滑块碰撞;碰撞前后共进行了四次拍摄,第一次是在两滑块相撞之前,以后的三次是在碰撞之后,并且A、B滑块在拍摄频闪照片的这段时间内是在20 cm至115 cm这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准).试根据频闪照片(闪光时间间隔为0.5 s)回答问题.
(1)根据频闪照片分析可知碰撞发生位置在________cm刻度处.解析:由题意可知,滑块B原来静止,第一次拍摄发生在碰撞前,则碰撞发生在B静止的位置,由题图所示照片可知,碰撞发生在40 cm刻度处.
(2)A滑块碰撞前的速度记为vA,由上图数据计算可得: A滑块碰撞后的速度vA′=___________m/s,B滑块碰撞后的速度vB′=__________m/s.
(3)根据频闪照片分析,两滑块组成的系统在相互作用过程中,若满足表达式__________________[用题干及(2)问所给字母表示]可以得出结论:在误差范围内,两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒.
解析:对碰撞过程,以向右为正方向,碰撞前后动量守恒,即满足表达式mAvA=mAvA′+mBvB′.
mAvA=mAvA′+mBvB′
(4)根据(2)(3),此碰撞________(选填“是”或“不是”)弹性碰撞,请说明理由.
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