实验:验证动量守恒定律讲课稿
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高中物理讲稿:动量守恒定律第六节《验证动量守恒定律》实验:验证动量守恒定律【学习目标】1、能够说出探究碰撞中的不变量的基本思路。
2、学会同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法。
3、能够处理实验数据。
【重点难点】重点:碰撞中的不变量的探究学科网难点:实验数据的处理导学案(自主、合作、点拨)【实验目的】验证两小球碰撞前后总动量守恒。
【实验原理】一个质量较大的小球从斜槽滚下来,跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都作平抛运动,由于两小球下落的高度相同,所以它们的飞行时间相等。
这样如果用小球的飞行时间作时间单位,那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。
因此,只要分别测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1,以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s1′和s2′,若m1s1在实验误差允许范围内与m1s1′+m2s2′相等,就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。
【实验器材】斜槽;重锤线;大小相等而质量不等的小球两个;白纸;刻度尺;天平;游标卡尺。
除了上述器材外,还必须有。
【实验步骤】1.调整好实演装置,保证斜槽末端点的切线水平,使小支柱与槽口间距等于小球直径,而且两球相碰时处在同一高度,碰后速度方向在同一直线上。
2.在地面上铺好复写纸,在复写纸上铺好白纸,铺好后不能移动。
3.选择入射小球与被撞小球,使入射小球质量大于被撞小球的质量。
4.先不放上被撞小球,让小球从斜槽上某一高度处滚下,重复10次,用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面,圆心P(如图)就是小球落点的平均位置,用刻度尺测量0P数值。
5.把被捧小球放在斜槽边缘处,让入射小球从原来的高度滚下,使它们发生碰撞,重复10次,用上述方法找出入射小球平均落点位置M和被碰小球平均落点位置N,用刻度尺分别测量OM和ON的数值。
6.处理数据。
【注意事项】1、要调节好实验装置,使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平,小支柱与槽口间距离使其等于小球直径,而且两球相碰时处在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直线上。
《科学验证:动量守恒定律》讲义一、引言在物理学的广阔领域中,动量守恒定律是一个极其重要的基本定律。
它不仅在理论研究中具有关键地位,还在实际应用中发挥着巨大作用。
接下来,让我们一同深入探索动量守恒定律的奥秘。
二、动量守恒定律的基本概念首先,我们来了解一下什么是动量。
动量(momentum)可以简单地定义为物体的质量乘以其速度,用公式表示就是 p = mv,其中 p 代表动量,m 是物体的质量,v 是物体的速度。
那么,动量守恒定律又是什么呢?动量守恒定律指出:在一个孤立系统中,系统的总动量保持不变。
这里的孤立系统是指不受外力或者所受外力之和为零的系统。
三、动量守恒定律的推导为了更好地理解动量守恒定律,我们来进行一下简单的推导。
考虑两个相互作用的物体 A 和 B,它们的质量分别为 m₁和 m₂,初始速度分别为 v₁₀和 v₂₀,相互作用后的速度分别为 v₁和 v₂。
根据牛顿第二定律,物体 A 受到的力 F₁= m₁a₁,物体 B 受到的力F₂=m₂a₂,由于牛顿第三定律,这两个力大小相等、方向相反,即 F₁= F₂。
对物体 A 运用动量定理:m₁v₁ m₁v₁₀= F₁t对物体 B 运用动量定理:m₂v₂ m₂v₂₀= F₂t将上面两个式子相加,得到:m₁v₁ m₁v₁₀+ m₂v₂ m₂v₂₀= 0整理可得:m₁v₁+ m₂v₂= m₁v₁₀+ m₂v₂₀这就证明了在这个相互作用的系统中,总动量保持不变,即动量守恒。
四、动量守恒定律的条件动量守恒定律成立的条件是系统所受合外力为零。
但在实际情况中,有些系统所受合外力虽然不为零,但在某个方向上合外力为零,那么在这个方向上动量也是守恒的。
例如,一个在光滑水平面上的小车,车上有一个人在水平方向上推车。
如果忽略摩擦力和空气阻力,系统在水平方向上所受合外力为零,动量在水平方向上守恒,但在竖直方向上,由于受到重力和支持力的作用,动量不守恒。
五、动量守恒定律的应用动量守恒定律在许多领域都有广泛的应用。
实验八验证动量守恒定律实验方案原理装置实验步骤方案一利用气垫导轨完成碰撞实验v =d Δt ,d 为滑块上挡光片的宽度,Δt 为遮光时间验证:m 1v 1+m 2v 2=m 1v 1′+m 2v 2′1.测质量:用天平分别测出两滑块的质量。
2.安装:正确安装好气垫导轨。
3.测速:计算出两滑块碰撞前、后的速度方案二利用两辆小车在光滑长木板上运动完成碰撞实验v =ΔxΔt,Δx 为纸带上两计数点的距离,Δt 为对应的时间验证:m 1v 1=(m 1+m 2)v 21.测质量:用天平分别测出两小车的质量。
2.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A 的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。
3.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,两车连接成整体,随后两车一起运动。
4.测速:通过纸带上两计数点间的距离及打下两计数点的时间间隔,由v =ΔxΔt算出碰撞前A 车与碰撞后两车共同的速度方案三利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律1.测小球的水平射程,连接ON ,测量线段OP 、OM 、ON 长度2.验证:m 1·OP =m 1·OM +m 2·ON1.测质量:用天平分别测出两等大小球的质量,且保证m 1>m 2。
2.安装:调整固定斜槽使斜槽底端水平。
3.铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好,记下重垂线所指的位置O 。
4.找平均位置点:每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,小球滚下10次,用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,找出圆心;再将被碰小球放在图示位置处使其被入射小球碰撞后落下(入射小球的起始位置始终不变),经过10次碰撞后,用同样的方法分别找出入射小球和被碰小球落点所在最小圆的圆心。
5.测距离:用刻度尺分别量出O 到所找出的三个圆心的距离考点一教材原型实验例1(2022·北京首都师范大学附属中学模拟)如图1所示,用“碰撞实验器”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。
《科学验证:动量守恒定律》讲义在物理学的浩瀚海洋中,动量守恒定律宛如一颗璀璨的明珠,闪耀着智慧的光芒。
它不仅是解决物理问题的有力工具,更是深刻揭示了自然界中物体相互作用的基本规律。
首先,让我们来了解一下什么是动量。
动量,用简单的话来说,就是物体的质量与速度的乘积。
它是一个矢量,既有大小,又有方向。
比如说,一个质量为 m 的物体,以速度 v 运动,那么它的动量 p 就等于 m 乘以 v 。
那么,动量守恒定律又是什么呢?动量守恒定律指的是:在一个孤立系统中,系统的总动量保持不变。
这里的孤立系统,指的是不受外力或者所受外力的合力为零的系统。
为了更好地理解动量守恒定律,让我们来看几个具体的例子。
想象一下在光滑水平面上有两个质量不同的小球,一个质量为m1 ,速度为 v1 ;另一个质量为 m2 ,速度为 v2 。
它们相向而行,发生碰撞。
在碰撞前,系统的总动量等于 m1v1 + m2v2 。
碰撞后,两个小球的速度分别变为 v1' 和 v2' ,此时系统的总动量为 m1v1' + m2v2' 。
经过实验和理论分析,我们会发现,只要这个碰撞过程没有外力的干扰,那么 m1v1 + m2v2 就等于 m1v1' + m2v2' ,也就是系统的总动量守恒。
再比如,一个炸弹在空中爆炸成几块碎片。
在爆炸前,炸弹是一个整体,具有一定的动量。
爆炸后,各个碎片向不同的方向飞去,但整个系统(包括所有的碎片)的总动量仍然和爆炸前一样。
因为在爆炸过程中,炸弹系统所受的外力(重力等)远远小于爆炸产生的内力,所以可以近似地认为系统的总动量守恒。
那么,为什么会有动量守恒定律呢?这其实可以从牛顿运动定律推导出来。
假设在一个两物体相互作用的系统中,物体 1 对物体 2 的作用力为F12 ,物体 2 对物体 1 的作用力为 F21 。
根据牛顿第三定律,F12 =F21 。
对物体 1 ,根据牛顿第二定律 F12 = dp1/dt (其中 p1 是物体 1 的动量,t 是时间)。