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(共20張PPT)
第一章 動量守恒定律
第4節 實驗：驗證動量守恒定律
1.掌握驗證動量守恒定律的實驗思路和實驗方法；知道實驗所需測量的物理量及其測量方法；
2.會設計實驗方案，能正確處理實驗數據，得出實驗結論；
3.知道驗證動量守恒定律的實驗注意事項。
一、實驗思路
問題1：動量守恒定律條件是什么？
動量守恒定律的適用條件是系統不受外力，或者所受外力的矢量和為0。
問題2：在現實生活中，或者在實驗室中，我們很難排除接觸面摩擦力的作用，是不是沒法做驗證動量守恒定律的實驗？
我們生活中的物體受到各種力的作用，難以滿足系統不受外力這種理想化的條件。但是，可以創造內力遠大于外力的實驗情景，可以近似滿足動量守恒的條件。
問題3：根據前面學習我們熟悉內力遠大于外力的情境是哪種？
碰撞
問題4：為了實驗與計算方便我們應該設計怎樣的碰撞？
兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿這條直線運動。
一維碰撞
實驗思路：碰撞中的特殊情況——一維碰撞
雖然物體還受到重力、支持力、摩擦力、空氣阻力等外力的作用，但是有些力的矢量和為0，有些力與系統內兩物體的相互作用力相比很小。在可以忽略這些外力的情況下，碰撞滿足動量守恒定律的條件。
問題1：實驗中我們需要測量哪些物理量？
需要測量物體的質量，以及兩個物體發生碰撞前后各自的速度:
問題2：物體質量如何測量？
物體的質量可用天平直接測量。
問題3：物體速度如何測量？你掌握哪些方法可以測量物體速度？
①光電門測速 ②平拋測速 ③打點計時器測速 ④頻閃照片
二、物理量的測量
三、數據分析
檢驗：碰撞前后總動量是否守恒，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2
方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
[實驗器材]
氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊（兩個）、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。
[實驗裝置]
[實驗原理]　
利用氣墊導軌來減小摩擦力，用天平測出兩滑塊的質量，用光電計時器測量滑塊碰撞前后的速度，計算碰撞前后的總動量，看其是否守恒。
光電門測速原理:測出滑塊經過光電門的時間t，擋光條的寬度為L,則滑塊勻速運動的速度為
[實驗步驟]　
（1）選取兩個質量不同的滑塊，在兩個滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架，滑塊碰撞后隨即分開。
（2）在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，使兩個滑塊連成一體運動。如果在兩個滑塊的碰撞端分別貼上尼龍拉扣，碰撞時它們也會連成一體。
（3）用細線將彈簧壓縮，放置于兩個滑塊之間，并使它們靜止，然后燒斷細線，彈簧彈開，兩個滑塊隨即向相反方向運動。
[實驗數據處理]
將以上三個實驗過程中測得的數據填入下表中。
[實驗結論]
在實驗誤差允許的范圍內，碰撞前、后不變的量是物體的質量m與速度v的乘積之和，即＝ 。
注意事項
（1）若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平．
（2）規定好正方向，如果滑塊的速度與規定的正方向一致，則速度取正值，否則取負值．
（3）改變滑塊的質量，進行多次實驗，尋找普遍規律。
方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律
1.實驗裝置：
建立情境的器材：斜槽、鉛錘、兩個半徑相同而質量不同的小球
采集信息的器材：白紙、復寫紙、圓規
測量數據的器材：天平、刻度尺
將鋼球從斜槽上某一位置由靜止釋放，記錄下該位置。離開后小球做平拋運動，落點為P點。OP為鋼球平拋位移。OP=v0t.
將玻璃球置于斜槽末端，將鋼球從同一位置釋放，
和玻璃球碰撞后，均作平拋運動，落點分別為M點
和N點，OM=v1t，ON=v2t.
由于平拋運動時間t相同，水平位移正比于速度。
若動量守恒，有m1OP=m1OM+m2ON.
2.實驗原理
本實驗設計思想巧妙之處在于用長度測量代替速度測量。
3.實驗步驟
（1）測質量：用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球。
（2）安裝：按照圖甲所示安裝實驗裝置，調整固定斜槽使斜槽底端水平。
（3）鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好，記下重垂線所指的位置O。
（4）放球找點，不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復10次。用圓規畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心F就是小球落點的平均位置。
圓心即為小球平均落點
（5）碰撞找點，把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發生碰撞，重復實驗10次。同理求出入射小球落點的平均位置 M 和被碰小球落點的平均位置N。
（6）驗證：用刻度尺測出線段 OM、OP、ON 的長度，把兩小球的質量和相應的水平位移數值代入m1·OP=m1·OM+m2·ON，看等式是否成立。
（7）結束：整理好實驗器材放回原處。
注意事項
（1）碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”
（2）斜槽末端的切線必須水平，入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放。
（3）地面須水平，白紙鋪好后實驗過程中不能移動，否則會造成很大的誤差。
1. 用如圖所示的裝置可以驗證動量守恒定律，在滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架，它們的上端裝有等寬的擋光片。
（1）實驗前需要調節氣墊導軌水平：在軌道上只放滑塊A，輕推一下滑塊A，其通過光電門Ⅰ和光電門Ⅱ的時間分別為t1、t2，當t1　　t2（選填“>”“=”或“<”）時說明氣墊導軌水平。
=
（2）滑塊A靜置于光電門Ⅰ的左側，滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當位置。給A一個向右的初速度，通過光電門Ⅰ的時間為 t1，A與B碰撞后A再次通過光電門Ⅰ的時間為 t2，滑塊B通過光電門Ⅱ的時間為Δt3。為完成該實驗，還必需測量的物理量有　　　。
A.擋光片的寬度d B.滑塊A的總質量m1
C.滑塊B的總質量m2 D.光電門Ⅰ到光電門Ⅱ的間距L
（3）若滑塊A和B在碰撞的過程中動量守恒，則應該滿足的表達式為　　 　　。
（用已知量和測量量表示）
BC
2.某同學用如圖甲所示裝置來驗證動量守恒定律，實驗時先讓小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下痕跡，重復10次；然后再把小球b靜置在斜槽軌道末端，讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下，和小球b相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次．回答下列問題：
(1)在安裝實驗器材時斜槽的末端應 ．
(2)小球a、b質量ma、mb的大小關系應滿足ma mb，兩球的半徑應滿足ra________rb.(均選填“＞”“＜”或“＝”)
(3)本實驗中小球平均落地點的位置距O點的距離如圖乙所示，小球a、b碰后的平均落地點依次是圖乙中的________點和________點．
A
C
保持水平
＞
＝
(4)在本實驗中，驗證動量守恒的式子是下列選項中的________．
A．ma·OC＝ma·OA＋mb·OB
B．ma·OB＝ma·OA＋mb·OC
C．ma·OA＝ma·OB＋mb·OC
B
實驗：驗證動量守恒定律
實驗思路：
物理量的測量
數據分析
碰撞中的特殊情況——一維碰撞
物理量：物體的質量、碰撞前后各自的速度
測量工具
測量方法
檢驗：根據 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2
兩種方案
進行實驗得到實驗數據
分析數據并得出結論
注意事項以及誤差分析

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