高中物理驗證動量守恒定律實驗(高中物理驗證動量守恒實驗)
實驗:驗證動量守恒定律
【學習目標】
1.能夠解釋探索碰撞不變量的基本思想。
2.了解如何測量在同一直線上移動的兩個物體碰撞前后的速度。
3、具有處理實驗數(shù)據(jù)的能力。
【重點難點】
重點:碰撞中的不變量的探究學科網(wǎng)
難點:實驗數(shù)據(jù)的處理
導學案(自主、合作、點撥)
【實驗目的】驗證兩小球碰撞前后總動量守恒。
【實驗原理】
一個質(zhì)量較大的小球從滑槽滾下,與放置在滑槽前面的小柱子上的另一個質(zhì)量較小的球相撞。球水平拋出后,兩個小球落到同一高度。所以他們的飛行時間是相等的。這樣,如果以球的飛行時間為時間單位,那么球飛出的水平距離在數(shù)值上就等于其水平速度。因此,只要分別測量兩個小球的質(zhì)量m1和m2,就可以得到未釋放觸球時入射球在空中飛出的水平距離s1,以及入射球飛出的距離s1與觸碰的球碰撞后在空中。水平距離s1'和s2',如果在實驗誤差允許范圍內(nèi)m1s1等于m1s1'+m2s2',則驗證兩個小球碰撞前后總動量守恒。
【實驗器材】斜槽;重錘線;大小相等而質(zhì)量不等的小球兩個;白紙;刻度尺;天平;游標卡尺。
除了以上裝備之外,你還必須有。
【實驗步驟】
1、調(diào)整實際性能裝置,保證溜槽終點處的切線水平,使小柱與缺口之間的距離等于小球的直徑,且兩球處于同一位置。碰撞時高度相同,碰撞后速度方向在同一直線上。
2.將復寫紙放在地上,然后將白紙放在復寫紙上。一旦鋪設完畢,就無法移動。
3.選擇入射球和擊球,使入射球的質(zhì)量大于擊球的質(zhì)量。
4、先不要將擊中的球放在滑道上,讓球從一定高度滾下,重復10次,用盡可能小的圓圈出所有球的落地點,圓心P(如如圖所示)是用刻度尺測量球落地點的平均位置。
5.將夾住的球置于滑槽邊緣,讓入射的球從原來的高度滾落,使它們發(fā)生碰撞。重復10次。用上述方法求出入射球和擊球的平均落點位置M。對于平均著陸點位置N,用標尺分別測量OM和ON的值。
6.數(shù)據(jù)處理。
【注意事項】
1、調(diào)整實驗裝置,使固定在桌面上的滑槽端點切線水平,小柱與缺口之間的距離等于小球的直徑,兩球處于同一位置。碰撞時高度相同。速度方向在同一條直線上。
2.入射球的質(zhì)量應大于被擊球的質(zhì)量。
3、每次入射球從滑槽同一位置靜止?jié)L下時,可在滑槽適當高度處固定擋板,使球靠在擋板上,然后將球釋放。
4、白紙鋪好后不能移動。
【自己設計表格或列表計算】
【問題與討論】
1.入射球的質(zhì)量應大于被擊球的質(zhì)量。為什么?
2.每個事件球必須從靜止位置滾落到槽口的同一位置。為什么?
3、調(diào)整實驗裝置時,為什么固定在桌子邊緣的滑槽終點處的切線要水平?為什么柱子和缺口之間的距離要等于球的直徑,為什么兩個球碰撞時要處于相同的高度?
【隨堂檢測】
1.在“碰撞動量守恒”實驗中,下列關于球落地點的說法正確的是()
A。如果球每次從同一點釋放且沒有初速度,則多次重復的著陸點必須重合。
B由于偶然因素,在反復操作過程中,球落點不重合屬正常現(xiàn)象,但落點應比較密集。
C。測量P點位置時,如果重復10次的著陸點分別為P1、P2、P3…P10,則OP應取OP1、OP2、OP3…OP10的平均值,即:
D用半徑盡可能最小的圓將P1、P2、P3.P10圍起來。該圓的中心是入射球落地點的平均位置P。
2.在“碰撞動量守恒”實驗中,產(chǎn)生誤差的主要原因是()
A。碰撞前的入射球的速度方向、碰撞后的入射球的速度方向、碰撞后的擊球的速度方向并不絕對在水平方向。
B球在空氣中飛行時會受到空氣阻力。
C。通過復寫紙描出的點不是理想點,有一定的尺寸,會帶來繪圖時的誤差。
D測量長度有誤差。
3.學生利用如圖所示的裝置,通過兩個半徑相同的球A、B的碰撞來驗證動量守恒定律。圖中,PQ為傾斜槽,QR為水平槽。實驗時,球A首先從靜止的滑槽上的固定位置G滾下,落在水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復上述操作10次,得到10個滴痕。然后將球B放在靠近凹槽末端的水平凹槽上,讓球A在位置G處仍從靜止處滾下。與球B碰撞后,球A和B會在記錄紙上留下各自的著陸標記。重復此操作10次。圖中的O點為水平凹槽端部R在記錄紙上的垂直投影點。球B的撞擊軌跡如圖所示。米尺水平放置,與G、R、O所在平面平行。米尺的零點與O點對齊。
(1)碰撞后B球的水平范圍應取__________cm。
(2)在下列選項中,本實驗必須進行哪些測量?答案:__________(填寫選項號)。
A。當B球沒有放在水平槽上時,測量A球落地點到O點的距離。
BA球與B球碰撞后,測量A球落地點到O點的距離。
C。測量球A或球B的直徑
D測量球A和球B的質(zhì)量(或兩個球的質(zhì)量之比)
E、測量G點相對于水平槽面的高度
4、用細線連接兩個大小相同、質(zhì)量不同的金屬球,中間夾有壓縮輕彈簧,放在可以忽略摩擦力的水平桌面上,如圖所示?,F(xiàn)在燃燒細線,觀察兩個球的運動,并進行必要的測量,以驗證物體相互作用時動量守恒。
(1)除木板、白紙、復寫紙、圖釘外,還需要的器材是____(填字母代號);
A。平衡
B規(guī)模
C。鉛錘
D跑表
E.彈簧測力計
(2)需要直接測量的數(shù)據(jù)為____;
(3)利用所得數(shù)據(jù)驗證動量守恒定律的關系為____。
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