2018版高考复习实验《验证动量守恒定律》教学案.docx

实验十六验证动量守恒定律

前期准备·明确原理——知原理抓住关键

【实验目的】

验证碰撞中的动量守恒。

【实验原理】

在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m和m

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及碰撞前、后物体的速度

v、v及v′、v′，找出碰撞前的动量p＝mv＋mv及碰撞后的动量p′＝mv′＋

1 2 1 2 11 22 1 1

mv′，看碰撞前、后动量是否守恒。

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【实验器材】

方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验

气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰

撞架、胶布、撞针、橡皮泥。

方案二：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验

光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验

斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。

再现实验·重视过程——看过程注重数据

【实验步骤】

方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验

测质量：用天平测出滑块质量。

安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。

实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)。

验证：一维碰撞中的动量守恒。

方案二：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验

测质量：用天平测出两小车的质量。

安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图所示。

实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动。

Δx4．测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝

Δt

算出速度。

改变条件：改变碰撞条件，重复实验。

验证：一维碰撞中的动量守恒。

方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验

先用天平测出小球质量m、m。

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按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平。

在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。

在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m

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碰前的位置。

先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P。

把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复10次，仿上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。

过O和N在纸上作一直线。

用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。

【数据处理】

Δx

方案一：滑块速度的测量：v＝ ，式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说

Δt

明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。

Δx

方案二：小车速度的测量：v＝ ，式中Δx是纸带上两计数点间的距离，

Δt

可用刻度尺测量，Δt为小车经过Δx的时间，可由打点间隔算出。

方案三：把两小球的质量和相应的数值代入m〃OP＝m〃OM＋m〃ON，看是

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否成立。

【误差分析】

系统误差

主要来源于装置本身是否符合要求，即：

碰撞是否为一维碰撞。

实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平，两摆球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力。

偶然误差

主要来源于质量m和速度v的测量。

【注意事项】

前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。

方案提醒

若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。

若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。

若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力。(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：