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    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 动量守恒定律课堂教学课件ppt

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    这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一章 动量和动量守恒定律第三节 动量守恒定律课堂教学课件ppt,共48页。PPT课件主要包含了相互作用力,-F21,m2v2,合外力,保持不变,重垂线,入射球,同一位置,BDE或DEB,m1·OP=等内容,欢迎下载使用。

    1.在了解系统内力和外力的基础上,理解动量守恒定律. 2.理解动量守恒定律的内涵,知道动量守恒定律的普遍性.3.能运用动量定理和牛顿第三定律分析碰撞现象中的动量变化,推导动量守恒定律.4.能依据已有知识合理设计实验方案.5.有将所学知识应用于生活实际的愿望,有主动进行科学普及的意识.
    必备知识·自主预习储备
    知识点一 动量守恒定律的推导1.内力和外力系统内物体之间的__________叫作内力.系统____其他物体对系统的作用力叫作外力.
    (m1v1+m2v2)
    (3)内容:物体在碰撞时,如果系统所受______为零,则系统的总动量________.(4)公式:m1v1+m2v2=____________.
    m1v1′+m2v2′
    知识点二 动量守恒定律的验证1.实验原理质量分别为m1和m2的两小球A、B发生正碰,若碰撞前球A的速度为v1,球B静止,碰撞后的速度分别为v1′和v2′,根据动量守恒定律,应有:m1v1=m1v1′+m2v2′.可采用“探究平抛运动的特点”实验中测量平抛初速度的方法,设计实验装置如图所示.
    让入射球从同一位置静止释放,测出不发生碰撞时入射球飞出的水平距离lOP,再测出入射球、靶球碰撞后分别飞出的水平距离lOM、lON,只要验证m1lOP=m1lOM+m2lON,即可验证动量守恒定律.因小球从斜槽上滚下后做平抛运动,由平抛运动知识可知,只要小球下落的高度相同,在落地前运动的时间就相同,则小球的飞出的水平距离与水平速度成正比,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,代入公式就可验证动量守恒定律.
    2.实验步骤(1)按照原理图安装实验仪器,通过水平调节螺钉使斜槽末端处于____,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______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______,质量小的钢球m2作为____.
    (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________自由滑下,与放在支球柱上的靶球发生碰撞,记录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.(6)若m1s在实验误差允许范围内与m1s1+m2s2____,就验证了两钢球碰撞前后总动量守恒.
    3.误差分析实验所研究的过程是两个不同质量的球发生水平正碰,因此“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件.实验中两球心高度不在同一水平面上,给实验带来误差.每次静止释放入射球的释放点越高,两球相碰时内力越大,动量守恒的误差越小.应进行多次碰撞,小球的落点取平均位置来确定,以减小偶然误差.
    4.注意事项(1)入射球质量m1必须大于靶球质量m2,若入射球质量小于靶球质量,则入射球会被反弹,滚回斜槽后再返回抛出点过程中克服摩擦力做功,飞出时的速度大小小于碰撞刚结束时的速度大小,会产生较大的误差.(2)斜槽末端的切线必须水平.(3)入射球与靶球的球心连线与入射球的初速度方向一致.(4)入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下.(5)地面应水平,白纸铺好后,实验过程中不能移动,否则会造成很大的误差.
    关键能力·情境探究达成
    【典例1】 用如图所示实验装置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)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通过仅测量__________(填选项前的符号),间接地解决这个问题.A.小球做平抛运动的射程B.小球抛出点距地面的高度HC.小球开始释放时的高度h
    (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S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP.然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.接下来要完成的必要步骤是_____________(按顺序填选项前的符号).A.测量小球m1开始释放时的高度hB.用天平测量两个小球的质量m1、m2C.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、NE.测量平抛射程OM、ON
    (3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为___________________________________[用(2)中测量的量表示].
    m1·OM+m2·ON
    [解析] (1)验证动量守恒定律的实验,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是在落地高度不变的情况下,可以通过测水平射程来体现速度,故A正确.(2)实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP.然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.测量平均落点的位置,找到平抛运动的水平位移,因此步骤中D、E是必要的,而且D要在E之前.至于用天平称质量先后均可以,所以答案是BDE或DEB.
    【典例2】 如图所示为实验室中验证碰撞中的动量守恒的实验装置示意图.(1)若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则(  )A.m1>m2,r1>r2 B.m1m2,r1=r2D.m1(2)为完成此实验,以下所提供的测量工具中必需的是_______.(填选项前的字母)A.刻度尺B.游标卡尺 C.天平D.弹簧测力计E.秒表(3)设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,P为碰前入射小球落点的平均位置,则关系式_____________________________(用m1、m2及图中字母表示)成立,即表示碰撞中动量守恒.
    m1·OP=m1·OM+m2·ON
    [解析] (1)两小球要选等大的,且入射小球的质量应大些,故选C.(2)该实验必须测出两球平抛的水平位移和质量,故必须用刻度尺和天平,因两球平抛起点相同,不用测小球直径,故用不到B.(3)因平抛落地时间相同,可用水平位移代替速度,故关系式为m1·OP=m1·OM+m2·ON.
    【典例3】 如图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,固定有相同遮光片的两弹性滑块A、B的质量分别为mA、mB.实验过程如下: a.调节导轨使之水平;b.轻推滑块A,测得A通过光电门G1的遮光时间为Δt0;c.A与B相碰后,B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为ΔtB和ΔtA.
    (1)实验中,滑块A、B的质量应满足mA________mB(选填“>”或“<”).(2)验证两滑块碰撞过程中动量守恒的表达式为:______________.(3)滑块与导轨间的摩擦会导致测得的系统碰撞前的总动量________(选填“>”或“<”)碰撞后的总动量.
    学习效果·随堂评估自测
    BD [由于各种偶然因素的影响,小球平抛落地点并不完全重合,而是落点非常密集,所以A错误,B正确;小球平抛水平距离的测量方法:先确定落点的平均位置P,再测量O点到落点平均位置P的距离,所以C错误;落点平均位置的确定方法:用半径尽量小的圆把P1、P2、P3、…、P10圈住,这个圆的圆心就是入射小球落点的平均位置P,所以D正确.]
    2.气垫导轨是一种实验辅助仪器,利用它可以非常精确地完成多个高中物理实验.滑块在导轨上运动时,可认为不受摩擦阻力.现利用气垫导轨验证动量守恒定律,实验装置如图所示.
    (1)对导轨进行平衡调节,使气垫导轨和光电门都正常工作,在导轨上只放置滑块a.调整调节旋钮,轻推滑块,观察滑块a通过两光电门的时间,当________________________________________时,说明导轨已经水平.(2)使用天平测得滑块a、b的质量分别为ma、mb,然后按如图所示方式放在气垫导轨上.使滑块a获得向右的速度,滑块a通过光电门1后与静止的滑块b碰撞并粘在一起,遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2,则上述物理量间如果满足关系式_________________,则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒.
    滑块a(的遮光条)通过两个光电门所用时间相等
    3.“验证碰撞中的动量守恒”实验装置如图所示,让质量为m1的小球A从斜槽上的某一位置自由滚下,与静止在支柱上大小相等、质量为m2的小球B发生碰撞.(球A运动到水平槽末端时刚好与B球发生碰撞)
    (1)安装轨道时,要求轨道末端___________.(2)两小球的质量应满足m1____________m2.(3)用游标卡尺测小球直径时的读数如图所示,则小球的直径d=________ cm.
    (4)实验中还应测量的物理量是________.A.两小球的质量m1和m2B.小球A的初始高度hC.轨道末端切线离地面的高度HD.两小球平抛运动的时间tE.球A单独滚下时的落地点P与O点的距离sOPF.碰后A、B两小球的落地点M、N与O点的距离sOM和sON
    [解析] (1)为了保证每次小球都做平抛运动,则需要轨道的末端切线水平.(2)验证碰撞中的动量守恒实验,为防止入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,即m1>m2.(3)游标卡尺的游标尺是10分度的,其分度值为 0.1 mm, 则读数为10 mm+3×0.1 mm=10.3 mm=1.03 cm.
    (4)小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相同,在空中的运动时间t相等,两球碰撞动量守恒,有m1v1=m1v′1+m2v′2,两边同时乘以时间t,则m1v1t=m1v′1t+m2v′2t,根据落点可化简为m1·sOP=m1sOM+m2(sON-d),则实验还需要测出:两小球的质量m1和m2;球A单独滚下时的落地点P点到O点的距离sOP和碰后A、B两小球的落地点M、N与O点的距离sOM和sON,故选A、E、F.
    4.如图所示,滑块A、B静止在水平气垫导轨上,两滑块间紧压一轻弹簧,滑块用绳子连接,绳子烧断后,轻弹簧掉落,两个滑块向相反方向运动.现拍得闪光频率为10 Hz的一组频闪照片.已知滑块A、B的质量分别为300 g、450 g,根据照片记录的信息可知,A、B离开弹簧后:
    (1)A滑块做________________运动;(2)A滑块速度大小为________m/s;(3)图中B滑块的动量大小是______________;(4)本实验中得出“在实验误差范围内,两滑块组成的系统动量守恒”,这一结论的依据是:____________________________________.
    0.027 kg·m/s
    A、B的动量始终大小相等,方向相反
    5.某同学设计了一个用打点计时器做“探究碰撞中的守恒量”的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动.他设计的具体装置如图甲所示,在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50 Hz,长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力.
    (1)若已测得打点纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图上).A为运动的起点,则应选________段来计算A碰前速度;应选________段来计算A和B碰后的共同速度.(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)
    [解析] (1)从分析纸带上打点情况看,BC段既表示小车做匀速运动,又表示小车有较大速度,因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况,应选用BC段计算A的碰前速度;从CD段打点情况看,小车的运动情况还没稳定,而在DE段内小车运动稳定,故应选用DE段计算碰后A和B的共同速度.
    6.在验证动量守恒定律的实验中,某同学用如图所示的装置进行如下的实验操作:
    ①先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于槽口处.使小球a从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹O;
    ②将木板向远离槽口平移一段距离,再使小球a从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板上得到痕迹B;③然后把半径相同的小球b静止放在斜槽水平末端,小球a仍从原来挡板处由静止释放,与小球b相碰后,两球撞在木板上得到痕迹A和C;④用天平测量a、b的质量分别为ma、mb,用刻度尺测量纸上O点到A、B、C三点的竖直距离分别为y1、y2、y3.
    (1)小球a与小球b相碰后,两球撞在木板上得到痕迹A和C,其中小球a撞在木板上的________点(选填“A”或“C”).(2)用本实验中所测量的量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为______________________(仅用ma、mb、y1、y2、y3表示).
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