高二物理教科版選修3-5第一課7實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)量守恒定律ppt課件

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,,,高中物理·選修3-5·教科版,7 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)量守恒定律,[目標(biāo)定位] 1.明確探究物體碰撞中動(dòng)量變化規(guī)律的基本思路. 2.掌握直線運(yùn)動(dòng)物體速度的測量方法．,猜想與假設(shè) 為了使問題簡化，這里研究兩個(gè)物體的碰撞，且碰撞前兩物體沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿這一直線運(yùn)動(dòng)． 設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1′、v2′，如果速度與我們規(guī)定的正方向相同取正值，相反取負(fù)值． 根據(jù)實(shí)驗(yàn)求出兩物體碰前動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2，碰后動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，看p與p′是否相等，從而驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要考慮的問題： (1)如何保證碰撞前后兩物體速度在一條直線上． (2)如何測定碰撞前、后兩物體的速度． 實(shí)驗(yàn)案例 氣墊導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn) 氣墊導(dǎo)軌、氣泵、光電計(jì)時(shí)器、天平等． 氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1－7－1所示，由導(dǎo)軌、滑塊、擋光片、光電門等組成，在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上(如,圖1－7－2所示，圖中氣墊層的厚度放大了很多倍)，這樣大大減小了由摩擦產(chǎn)生的影響．,圖1－7－2,(1)質(zhì)量的測量：用_____測量． (2)速度的測量：用___________測量．,圖1－7－2,天平,光電計(jì)時(shí)器,實(shí)驗(yàn)步驟 1．如圖1－7－2所示調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，使其水平．是否水平可按如下方法檢查：打開氣泵后，導(dǎo)軌上的滑塊應(yīng)該能保持靜止． 2．按說明書連接好數(shù)字計(jì)時(shí)器與光電門． 3．如圖1－7－3所示，把中間夾有彎形彈簧片的兩滑塊置于光電門中間保持靜止，燒斷拴彈簧片的細(xì)線，測出兩滑塊的質(zhì)量和速度，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入設(shè)計(jì)好的表格中．,圖1－7－3 4．如圖1－7－4所示，在滑塊上安裝好彈性碰撞架．將兩滑塊從左、右以適當(dāng)?shù)乃俣冉?jīng)過光電門后在兩光電門中間發(fā)生碰撞，碰撞后分別沿各自碰撞前相反的方向運(yùn)動(dòng)再次經(jīng)過光電門，光電計(jì)時(shí)器分別測出兩滑塊碰撞前后的速度．測出它們的質(zhì)量后，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)表格中．,圖1－7－4 5．如圖1－7－5所示，在滑塊上安裝好撞針及橡皮泥，將裝有橡皮泥的滑塊停在兩光電門之間，裝有撞針的滑塊從一側(cè)經(jīng)過光電門后兩滑塊碰撞，一起運(yùn)動(dòng)經(jīng)過另一光電門，測出兩滑塊的質(zhì)量和速度，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)表格中．,圖1－7－5,6．根據(jù)上述各次碰撞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找物體碰撞中動(dòng)量變化的規(guī)律． 氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：碰撞前后兩滑塊的動(dòng)量之和保持不變．,典例分析 【例1】 (2014·課標(biāo)Ⅱ)現(xiàn)利用圖1－7－6(a)所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．在圖(a)中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計(jì)時(shí)器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時(shí)間．,圖1－7－6,實(shí)驗(yàn)測得滑塊A的質(zhì)量m1＝0.310 kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.108 kg，遮光片的寬度d＝1.00 cm；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f＝50.0 Hz. 將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰．碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為ΔtB＝3.500 ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示．,答案 見解析,【例2】 某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的動(dòng)量變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1－7－7所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成． (1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；,圖1－7－7,②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣； ③接通光電計(jì)時(shí)器； ④把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間； ⑤滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門后依次被制動(dòng)； ⑦讀出滑塊通過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間分別為滑塊1通過光電門1的擋光時(shí)間Δt1＝10.01 ms，通過光電門2的擋光時(shí)間Δt2＝49.99 ms，滑塊2通過光電門2的擋光時(shí)間Δt3＝8.35 ms；,⑧測出擋光片的寬度d＝5 mm，測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為m1＝300 g，滑塊2(包括彈簧)質(zhì)量為m2＝200 g； (2)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論： ①實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是：A._______________________， B．__________________________． ②碰撞前滑塊1的速度v1為________m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為________m/s；滑塊2的速度v3為________m/s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),③在誤差允許的范圍內(nèi)，通過本實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可以探究出碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量和總動(dòng)能如何變化？通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明理由． a．________________________； b．________________________． 答案 ①A.大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差． B．保證兩個(gè)滑塊的碰撞是一維的． ②0.50 0.10 0.60 ③a.系統(tǒng)碰撞前、后質(zhì)量與速度的乘積之和不變 b．碰撞前后總動(dòng)能不變,【例3】 (2014·松原高二檢測)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“探究碰撞中動(dòng)量變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)．他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)具體裝置如圖1－7－8所示，在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源頻率為50 Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．,圖1－7－8,(1)若實(shí)驗(yàn)已得到的打點(diǎn)紙帶如圖1－7－9所示，并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距(標(biāo)在圖上)，則應(yīng)該選________段來計(jì)算A的碰撞前速度；應(yīng)選________段來計(jì)算A和B碰后的共同速度(選填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)． (2)已測得小車A的質(zhì)量mA＝0.40 kg，小車B的質(zhì)量mB＝0.20 kg.由以上測量結(jié)果可得：碰前mAvA＝________kg·m/s；碰后：(mA＋mB) v共＝________kg·m/s.,圖1－7－9,由此得出結(jié)論是_____________________________________． (本題計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) 答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417 結(jié)論見解析 解析 (1)小車碰前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打出紙帶上的點(diǎn)應(yīng)該是間距均勻的，故計(jì)算小車碰前的速度應(yīng)選BC段．CD段上所打的點(diǎn)由稀變密，可見在CD段A、B兩小車相互碰撞．A、B碰撞后一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以打出的點(diǎn)又是間距均勻的，故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后的速度．,碰撞前： mAvA＝0.40×1.05 kg·m/s＝0.420 kg·m/s 碰撞后： (mA＋mB) v共＝0.60×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s 由于0.420≈0.417 由此得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，一維碰撞過程中，兩物體的總動(dòng)量保持不變.,再見,