实验验证动量守恒定律幻灯片课件.ppt

1、1 动量的表达式：动量的表达式：动量守恒定律：动量守恒定律：一个系统不受外力或所受外力之和为0，系统总动量保持不变。一个系统不受外力或表达式：表达式：p=m v系统不受外力或所受外力之和为零，系统总动量保持不变系统不受外力或所受外力之和为零，系统总动量保持不变实验目的 验证两个小球在碰撞前后动量守恒验证两个小球在碰撞前后动量守恒.2 NMOOPmA只有入射小球从固定点下落时的情况只有入射小球从固定点下落时的情况3 NMOOPmAmB碰撞时的动态过程碰撞时的动态过程4 NMOOPmAmB碰撞时的轨迹示意图碰撞时的轨迹示意图5 【实验目的实验目的】利用平抛运动验证动量守恒利用平抛运动验证动量守恒【

2、实验器材实验器材】天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球量不同的小球 6 验证动量守恒定律的实验装置验证动量守恒定律的实验装置mAmB说明：说明：m mA A 为入射小球，为入射小球，m mB B 为被碰小球。为被碰小球。且且m mA AmmB Bo装置装置7 实验原理m mA Av vA A=m=mA Av vA A+m+mB Bv vB B2 2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞

3、后均作平抛运动平抛运动,用用水平射程间接表示小球平抛的初速度水平射程间接表示小球平抛的初速度：OP-OP-m mA A以以v vA A平抛时的水平射程平抛时的水平射程OM-OM-m mA A以以v vA A平抛时的水平射程平抛时的水平射程ON-ON-m mB B以以v vB B平抛时的水平射程平抛时的水平射程1 1、两小球在水平方向发生正碰、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零水平方向合外力为零,动量守恒。动量守恒。ON=ON-2r(rON=ON-2r(r代表小球的半径代表小球的半径)验证式验证式 m mA AOP=OP=m mA AOM+OM+m mB B(ON-2r(ON-2r）验

4、 证 的 表 达 式：验 证 的 表 达 式：m mA AO P=mO P=mA AO M+mO M+mB BO NO N8 实验测量测量的物理量：测量的物理量：a a用天平测两球质量用天平测两球质量m mA A、m mB B b b用游标卡尺测两球的直径用游标卡尺测两球的直径D D，并计算半径并计算半径r r。c c水平射程：水平射程：OPOP、OMOM、ONON9 实验步骤、先用、先用天平天平测量出两个小球的质量测量出两个小球的质量m mA A、m mB B。、安装好实验装置、安装好实验装置,注意使实验器的斜槽末端点的注意使实验器的斜槽末端点的切线水平切线水平。把被碰球放在斜槽前的支柱上把

5、被碰球放在斜槽前的支柱上,调节实验装置使调节实验装置使两球处于同一高两球处于同一高度度,且两球的球心和槽轴线在一直线上且两球的球心和槽轴线在一直线上,两球心间的距离即为槽和两球心间的距离即为槽和支柱间的距离。垫木板和白纸时支柱间的距离。垫木板和白纸时,要使要使木板水平木板水平。准确记下重锤线所指的位置准确记下重锤线所指的位置O O。从而确定从而确定00点位置点位置10 、先不放被碰球、先不放被碰球B,B,让入射球让入射球A A从斜槽上同一高度处滚下从斜槽上同一高度处滚下,重复重复5 51010次次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面,该

6、小该小圆的圆心圆的圆心,就是入射球的落地点就是入射球的落地点P P。实验步骤11 、过、过O O、N N在纸上作直线在纸上作直线,取取OOOO2r,O2r,O即为被碰球被碰时球心即为被碰球被碰时球心投影位置。投影位置。、把被碰小球、把被碰小球B B放在支柱上放在支柱上,让入射小球让入射小球A A从从同一高度同一高度滚下滚下,使它使它们发生正碰们发生正碰,重复重复5 51010次次,仿步骤仿步骤,求出入射小球求出入射小球A A的的平均落点平均落点M M和被碰小球和被碰小球B B的的平均落点平均落点N N。实验步骤12 、用刻度尺量、用刻度尺量OMOM、OPOP、ONON的长度。把两小球的质量和相

7、应的长度。把两小球的质量和相应的的“速度数值速度数值代入表达式看是否成立代入表达式看是否成立:、整理实验器材，放回原处。、整理实验器材，放回原处。实验步骤验证式验证式 m mA AOP=OP=m mA AOM+OM+m mB B(ON-2r(ON-2r）.mp413 NMOOPm1只有入射小球从固定点下落时的情况只有入射小球从固定点下落时的情况14 NMOOPm1m2碰撞时的动态过程碰撞时的动态过程15 NMOOPm1m2碰撞时的轨迹示意图碰撞时的轨迹示意图16 由于由于v v1 1、v v1 1/、v v2 2/均为水平方向，且它们的竖直下落高度都均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所

8、以它们飞行时间也相等，若以该时间为时间单位，那么相等，所以它们飞行时间也相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OPOP、OMOM和和O O/N N表示。因此只需验证：表示。因此只需验证：m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-2r(ON-2r）即可。）即可。【数据处理数据处理】17 注意事项注意事项、斜槽末端要切线要、斜槽末端要切线要水平水平;、每次小球下滑要从、每次小球下滑要从同一高度同一高度处由静止开始处由静止开始;、要保证、要保证对心碰撞对心碰撞,先调高低先调

9、高低,再调远近再调远近,最后调左右最后调左右;、小球的诸多落点要用用圆规画、小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的尽可能小的 圆圆把所有的小球落点都圈在里面把所有的小球落点都圈在里面,该小圆的该小圆的 圆心即为小球的平均落点圆心即为小球的平均落点 。、入射小球的质量、入射小球的质量m mA A和被碰小球的质量和被碰小球的质量m mB B的的 大小关系是大小关系是 m mA A m mB B 。18 训练1 1、在做碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物理量有、在做碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物理量有 A A、入射小球和被碰小球的质量、入射小球和被碰小球的质量 B B、入射小球和被碰小

10、球的直径、入射小球和被碰小球的直径 C C、斜槽轨道的末端距地面的高度、斜槽轨道的末端距地面的高度 D D、入射球滚下到抛出时的高度差、入射球滚下到抛出时的高度差 E E、入射球末碰撞时飞出的水平距离、入射球末碰撞时飞出的水平距离 F F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离 C D高高度度差差高高度度19 2 2、入射球、入射球m m1 1碰撞前的速度以及被碰球碰撞前的速度以及被碰球m m2 2碰撞后的速度可用其运碰撞后的速度可用其运动的水平位移来表示，图中动的水平位移来表示，图中M M、N N、P P是小球的落点，下列说法中是小球的落点，下列说法中正确的是

11、正确的是 A A、OO是被碰球在碰撞前其球心在纸上的垂直投影是被碰球在碰撞前其球心在纸上的垂直投影 B B、O O是碰撞前入射球的球心在纸上的垂直投影是碰撞前入射球的球心在纸上的垂直投影 C C、被碰球碰撞后的动量可表示为、被碰球碰撞后的动量可表示为 D D、入射球碰撞前的动量可表示为、入射球碰撞前的动量可表示为21()m O Nm OPOM21()m O Nm OP OMABCABC训练20 3 3、在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如下图甲、乙两、在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如下图甲、乙两种装置：（种装置：（1 1）若采用乙装置进行实验，以下所提供的测量工具中）若采用乙装

12、置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是：必需的是：A.A.直尺直尺 B.B.游标卡尺游标卡尺C.C.天平天平 D.D.弹簧秤弹簧秤 E.E.秒表秒表（2 2）设入射小球的质量为）设入射小球的质量为m m1 1,被碰小球的的质量为被碰小球的的质量为m m2 2,则在用甲装则在用甲装置实验时（置实验时（P P为碰前入射小球落点的平均位置），所得为碰前入射小球落点的平均位置），所得“验证动验证动量守恒定律量守恒定律”的结论为（用装置中的的字母表示）的结论为（用装置中的的字母表示）_ 入射小球入射小球被碰小球被碰小球重锤线重锤线OOMPN甲甲入射小球入射小球被碰小球被碰小球重锤线重锤线OMPN乙乙

13、ACACNomOMmopm,211m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-(ON-2r2r）因此，需要测小因此，需要测小球的直径球的直径m ma a OB=m OB=ma a OA OA+m mb b OC OC 因此，不需要因此，不需要测小球的直径测小球的直径21 入射小球入射小球被碰小球被碰小球重锤线重锤线O OMPN甲甲入射小球入射小球被碰小球被碰小球重锤线重锤线OMPN乙乙装置图装置图测量的物理量：测量的物理量：不用测小球直径不用测小球直径验证式验证式测量的物理量：测量的物理量：a用天平测两球质量用天平测两球质量m1、m2 b用游标卡尺测两球的直径用游标卡尺测两

14、球的直径D，并计算半径并计算半径r。c水平射程：水平射程：OP、OM、ONm1OP=m1OM+m2(ON-2r）m1OP=m1OM+m2ON22 某同学用下图装置做验证动量守恒定律的实验某同学用下图装置做验证动量守恒定律的实验.先将先将a a球从斜槽球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留在水平地面上的记录纸上留下压痕下压痕,重复重复1010次次;再把同样大小的再把同样大小的b b球放在斜槽轨道末端水平段球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止的最右端附近静止,让让a a球仍从原固定点由静止开始滚下球仍从原固定点由静止开始滚下,和和b b球

15、球相碰后相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处两球分别落在记录纸的不同位置处,重复重复1010次次.ab O A B C H23 本实验必须测量的物理量有以下哪些选项本实验必须测量的物理量有以下哪些选项 _._.A.A.斜槽轨道末端到水平地面的高度斜槽轨道末端到水平地面的高度H H B.B.小球小球a a、b b的质量的质量m ma a、m mb b C.C.小球小球a a、b b的半径的半径r r D.D.小球小球a a、b b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t t E.E.记录纸上记录纸上O O点到点到A A、B B、C C各点的距离各点的距离OAOA、O

16、BOB、OCOC F.F.a a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h hB E ab O A B C H24 这时小球这时小球a a、b b的落地点依次是图中水平面上的的落地点依次是图中水平面上的_点和点和_点点ACma mb，保证碰后两球都向前方运动；，保证碰后两球都向前方运动；不同时落地，无影响，平抛的飞行时间相同不同时落地，无影响，平抛的飞行时间相同 ab O A B C H(2)(2)小球小球a a、b b的质量的质量mama、mbmb应该满足什么关系？为什么？应该满足什么关系？为什么？（3 3）放上被碰小球后，两小球碰后是否同

17、时落地？如果不是同时）放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如果不是同时落地，对实验结果有没有影响？为什么？落地，对实验结果有没有影响？为什么？25 为测定未放被碰小球时为测定未放被碰小球时,小球小球a a落点的平均位置落点的平均位置,把刻度尺把刻度尺的零刻线跟记录纸上的的零刻线跟记录纸上的O O点对齐点对齐,右图给出了小球右图给出了小球a a落点附近落点附近的情况的情况,由图可得由图可得OBOB距离应为距离应为_cm._cm.按照本实验方法按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是验证动量守恒的验证式是:_._.如果两球相碰中有较大的动能损失，即不是弹性碰撞，如果两球相碰中有较大的动能损失，即

18、不是弹性碰撞，那么以上验证式还成立吗？为什么？那么以上验证式还成立吗？为什么？45 46 4745.90m ma a OB OB=m ma aOA OA+m+mb b OCOC 成立，动量守恒成立，动量守恒 ab O A B C H26 ma mb，保证碰后两球都向前方运动；，保证碰后两球都向前方运动；(3)不同时落地，无影响，平抛的飞行时间相同；不同时落地，无影响，平抛的飞行时间相同；(6)。答答 案案返回键返回键27 学生实验和练习中的环境不同，造成了学生实验和练习中的环境不同，造成了b b球的抛出点也不球的抛出点也不同，处理问题时一定要灵活对待：同，处理问题时一定要灵活对待：在学生实验中

19、，在学生实验中，a a球的抛出点在斜面的边缘，球的抛出点在斜面的边缘，b b球的抛出点在球的抛出点在立柱处。最终要验证的关系式是立柱处。最终要验证的关系式是 m m1 1OP=mOP=m1 1OM+mOM+m2 2(ON-2r(ON-2r）。）。因此，需要测小球的直径。因此，需要测小球的直径。在练习所反映的实验中，两球的抛出点相同，都在斜面的边在练习所反映的实验中，两球的抛出点相同，都在斜面的边沿处。最终要验证的关系式是沿处。最终要验证的关系式是m ma a OB=m OB=ma a OA OA+m mb b OC OC 。因此，不需要测小球的直径。因此，不需要测小球的直径。28 29 【实验

20、目的】【实验目的】利用平抛运动验证动量守恒利用平抛运动验证动量守恒【实验器材】【实验器材】天平、刻度尺、游标卡尺（测小球天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球重锤、两个直径相同质量不同的小球 30 验证动量守恒定律的实验装置验证动量守恒定律的实验装置m1m2说明说明：m1 为入射小球，m2 为被碰小球。且m1m2o返回返回目录目录装置装置31 实验原理m mA Av vA A=m=mA Av vA A+m+mB Bv vB B2 2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球、本实验在误差允许的范围内

21、验证上式成立。两小球碰撞后均作碰撞后均作平抛运动平抛运动,用用水平射程水平射程间接间接表示小球平抛的表示小球平抛的初速度初速度：OP-OP-入射小球碰前的水平射程入射小球碰前的水平射程OM-OM-入射小球碰后的水平射程入射小球碰后的水平射程O ON-N-被撞小球碰后水平射程被撞小球碰后水平射程验证的表达式：验证的表达式：m mA AOP=mOP=mA AOM+mOM+mB BO ON N1 1、两小球在水平方向发生正碰、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零水平方向合外力为零,动量守恒。动量守恒。利用平抛运动规律利用平抛运动规律32 注意事项、斜槽、斜槽末端要水平末端要水平;、每次小球下

22、滑要从、每次小球下滑要从同一高度同一高度处由处由静止静止下滑下滑;、要保证、要保证对心碰撞对心碰撞,先调高低先调高低,再调远近再调远近,最后调左右最后调左右;、小球的诸多落点要用用圆规画、小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的尽可能小的 圆圆把所有的小球落点都圈在里面把所有的小球落点都圈在里面,该小圆的该小圆的 圆心即为小球的平均落点圆心即为小球的平均落点 。、入射小球的质量、入射小球的质量m mA A和被碰小球的质量和被碰小球的质量m mB B的的 大小关系是大小关系是 m mA A m mB B 。条条记清！条条记清！33 如图所示为验证碰撞中的动量守恒的实验装置如图所示为验证碰撞中的动量守

23、恒的实验装置.设入射设入射球质量球质量m m1 1，靶球质量，靶球质量m m2 2，碰撞前，碰撞前m m1 1的速度的速度v v1 1，m m2 2静止，碰静止，碰撞后撞后m m1 1的速度的速度v v1 1，m m2 2的速度的速度v v2 21.1.若碰撞动量守恒，则应满足若碰撞动量守恒，则应满足 .2.2.该实验入射球和靶球质量必须该实验入射球和靶球质量必须满足满足 .3.3.该实验需要测量的数据有：该实验需要测量的数据有：.4.4.根据测量数据，验证动量守恒的关系式是：根据测量数据，验证动量守恒的关系式是：.m1v1=m1v1+m2v2m m1 1m m2 2m1、m2、OM、OP、ONm1OP=m1OM+m2ON34