2015高二物理教科版选修357实验探究动量守恒定律.pptx

预习导学预习导学7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义高中物理高中物理选修选修3-5教科版教科版7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律预习导学预习导学7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义目标定位目标定位1.明确探究物体碰撞中动量变化规律的基本思路明确探究物体碰撞中动量变化规律的基本思路.2.掌握直线运动物体速度的测量方法掌握直线运动物体速度的测量方法预习导学预习导学7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义猜想与假设猜想与假设为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动设两个物体的质量分别为设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为，碰撞后的速度分别为v1、v2，如果速度与我们规定，如果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值的正方向相同取正值，相反取负值根据实验求出两物体碰前动量根据实验求出两物体碰前动量pm1v1m2v2，碰后动量，碰后动量pm1v1m2v2，看，看p与与p是否相等，从而验证动量守恒定是否相等，从而验证动量守恒定律律预习导学预习导学7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义实验设计实验设计实验设计需要考虑的问题：实验设计需要考虑的问题：(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上(2)如何测定碰撞前、后两物体的速度如何测定碰撞前、后两物体的速度实验案例气垫导轨上的实验实验案例气垫导轨上的实验气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等气垫导轨装置如图气垫导轨装置如图171所示，由导轨、滑块、挡光片、所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如如预习导学预习导学7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义图图172所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大，这样大大减小了由摩擦产生的影响大减小了由摩擦产生的影响图图172预习导学预习导学7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义(1)质量的测量：用质量的测量：用_测量测量(2)速度的测量：用速度的测量：用_测量测量图图172天平天平光电计时器光电计时器课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律实验步骤实验步骤1如图如图172所示调节气垫导轨，使其水平是否水平可所示调节气垫导轨，使其水平是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止静止2按说明书连接好数字计时器与光电门按说明书连接好数字计时器与光电门3如图如图173所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律图图1734如图如图174所示，在滑块上安装好弹性碰撞架将两滑所示，在滑块上安装好弹性碰撞架将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律图图1745如图如图175所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，侧经过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律图图175课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律6根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞中动量变化的根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞中动量变化的规律规律气垫导轨实验数据记录表气垫导轨实验数据记录表实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变碰撞碰撞(烧断烧断)前前碰撞碰撞(烧断烧断)后后质量质量m(kg)m1m2m1m2速度速度v(ms1)v1v2v1v2mv(kgms1)m1v1m2v2m1v1m2v2结论结论课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律典例分析典例分析【例例1】(2014课标课标)现利用图现利用图176(a)所示的装置验证所示的装置验证动量守恒定律在图动量守恒定律在图(a)中，气垫导轨上有中，气垫导轨上有A、B两个滑块，两个滑块，滑块滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出图中未画出)的纸带相连；滑块的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器光片，光电计时器(未完全画出未完全画出)可以记录遮光片通过光电可以记录遮光片通过光电门的时间门的时间课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律图图176课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律实验测得滑块实验测得滑块A的质量的质量m10.310 kg，滑块，滑块B的质量的质量m20.108 kg，遮光片的宽度，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频；打点计时器所用交流电的频率率f50.0 Hz.将光电门固定在滑块将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块的右侧，启动打点计时器，给滑块A一一向右的初速度，使它与向右的初速度，使它与B相碰碰后光电计时器显示的时间为相碰碰后光电计时器显示的时间为tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示所示课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律答案答案见解析见解析课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律【例例2】某同学利用气垫导轨做某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的动量变化规探究碰撞中的动量变化规律律”的实验，气垫导轨装置如图的实验，气垫导轨装置如图177所示，所用的气垫所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成(1)下面是实验的主要步骤：下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；平；图图177课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律向气垫导轨通入压缩空气；向气垫导轨通入压缩空气；接通光电计时器；接通光电计时器；把滑块把滑块2静止放在气垫导轨的中间；静止放在气垫导轨的中间；滑块滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；释放滑块释放滑块1，滑块，滑块1通过光电门通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块碰撞，碰后滑块1和滑块和滑块2依次通过光电门依次通过光电门2，两滑块通过光电，两滑块通过光电门后依次被制动；门后依次被制动；读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电通过光电门门1的挡光时间的挡光时间t110.01 ms，通过光电门，通过光电门2的挡光时间的挡光时间t249.99 ms，滑块，滑块2通过光电门通过光电门2的挡光时间的挡光时间t38.35 ms；课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律测出挡光片的宽度测出挡光片的宽度d5 mm，测得滑块，测得滑块1(包括撞针包括撞针)的质量的质量为为m1300 g，滑块，滑块2(包括弹簧包括弹簧)质量为质量为m2200 g；(2)数据处理与实验结论：数据处理与实验结论：实验中气垫导轨的作用是：实验中气垫导轨的作用是：A._，B_碰撞前滑块碰撞前滑块1的速度的速度v1为为_m/s；碰撞后滑块；碰撞后滑块1的速度的速度v2为为_m/s；滑块；滑块2的速度的速度v3为为_m/s；(结果保留结果保留两位有效数字两位有效数字)课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出碰在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出碰撞前后系统的总动量和总动能如何变化？通过对实验数据的撞前后系统的总动量和总动能如何变化？通过对实验数据的分析说明理由分析说明理由a_；b_答案答案A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差差B保证两个滑块的碰撞是一维的保证两个滑块的碰撞是一维的0.500.100.60a.系统碰撞前、后质量与速度的乘积之和不变系统碰撞前、后质量与速度的乘积之和不变b碰撞前后总动能不变碰撞前后总动能不变课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律【例例3】(2014松原高二检测松原高二检测)某同学设计了一个用打点计时某同学设计了一个用打点计时器做器做“探究碰撞中动量变化规律探究碰撞中动量变化规律”的实验：在小车的实验：在小车A的前端的前端粘有橡皮泥，推动小车粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动相碰并粘合成一体，继续做匀速运动他设计的实验具体装置如图他设计的实验具体装置如图178所示，在小车所示，在小车A后连着后连着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长木板，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力下垫着小木片用以平衡摩擦力图图178课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律(1)若实验已得到的打点纸带如图若实验已得到的打点纸带如图179所示，并测得各计数所示，并测得各计数点间距点间距(标在图上标在图上)，则应该选，则应该选_段来计算段来计算A的碰撞前速的碰撞前速度；应选度；应选_段来计算段来计算A和和B碰后的共同速度碰后的共同速度(选填选填“AB”、“BC”、“CD”或或“DE”)(2)已测得小车已测得小车A的质量的质量mA0.40 kg，小车，小车B的质量的质量mB0.20 kg.由以上测量结果可得：碰前由以上测量结果可得：碰前mAvA_kgm/s；碰后：；碰后：(mAmB)v共共_kgm/s.图图179课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律由此得出结论是由此得出结论是_(本题计算结果均保留三位有效数字本题计算结果均保留三位有效数字)答案答案(1)BCDE(2)0.4200.417结论见解析结论见解析解析解析(1)小车碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是小车碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前的速度应选间距均匀的，故计算小车碰前的速度应选BC段段CD段上所打段上所打的点由稀变密，可见在的点由稀变密，可见在CD段段A、B两小车相互碰撞两小车相互碰撞A、B碰碰撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是间距均匀的，撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是间距均匀的，故应选故应选DE段计算碰后的速度段计算碰后的速度课堂讲义课堂讲义预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律碰撞前：碰撞前：mAvA0.401.05 kgm/s0.420 kgm/s碰撞后：碰撞后：(mAmB)v共共0.600.695 kgm/s0.417 kgm/s由于由于0.4200.417由此得出的结论是在误差允许的范围内，一维碰撞过程中，由此得出的结论是在误差允许的范围内，一维碰撞过程中，两物体的总动量保持不变两物体的总动量保持不变.预习导学预习导学7 实验：探究动量守恒定律实验：探究动量守恒定律预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义再见再见