7.验证碰撞中的动量守恒定律ppt
《实验：验证动量守恒定律》参考课件 02
d2 2
(
m2 Δt22
m1 Δt12
m1 Δt
m2
2
)
。
例题
(4)碰撞前、后A 和B 两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，产
生误差的原因有。(至少答出两点)
① L1、L2、t1、t2、mA、mB 的数据测量误差
②滑块并不是做标准的匀速直线运动，滑块与导轨间有少许摩擦力 ③气垫导轨不完全水平
例题
测出相邻计数点间的距离Δx，相邻计数点间的时间Δt，
五、利用频闪照片测速验证动量守恒
分析频闪照片中A、B滑块碰撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为Δ t
例题
某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实
验。已知遮光片的宽度为L,两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动,经过光电 门的时间各自为ΔtA和Δ tB，碰撞后，滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起再次经过光电 门时挡光时间为Δt
弹性碰撞
运动滑块撞击静止滑块，撞后两者粘在一起。 mAv=(mA+mB)v共
非弹性碰撞
两个静止滑块被弹簧片弹开，一个向左，一个 向右 0=mAv-mBv
弹性碰撞
一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
二、用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
1、实验装置
斜槽（末端水平）
两个小球
天平、刻度尺、重垂线
复写纸 白纸
例2.某同学设计以下装置，通过半径相同的 A、B 两球碰撞来探究碰撞过程中的不变量。
(1)碰撞后 B 球的水平射程是 65.0 cm。
(2)(多选)在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是( ABC)
A. 水平槽上未放 B 球时，A 球落点位置到 O 点的距离 B. A 球与 B 球碰撞后，A、B 两球落点位置到 O 点的距离 C. A、B 两球的质量 D. G 点相对于水平槽面的高度
动量守恒与碰撞
动量守恒与碰撞动量守恒定律是物理学中的基本定律之一，它与碰撞过程密切相关。
本文将探讨动量守恒与碰撞之间的关系，并探讨在碰撞中如何应用动量守恒定律。
1. 动量的定义动量是物体的运动量，定义为物体的质量乘以其速度。
即动量（p）等于质量（m）乘以速度（v）。
公式表示为p = mv。
2. 碰撞类型碰撞是指物体发生相互作用的过程。
根据碰撞中物体的相对运动情况，碰撞可以分为两种类型：完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞。
2.1 完全弹性碰撞在完全弹性碰撞中，碰撞物体的总动能保持不变。
在这种碰撞中，物体之间相互碰撞之后，能量不会损失，只会转化为势能。
碰撞后物体的速度会发生改变，但总动量在碰撞前后保持不变。
2.2 非完全弹性碰撞在非完全弹性碰撞中，碰撞物体的总动能发生变化。
物体在碰撞过程中会发生形变，能量损失也会发生。
因此，在非完全弹性碰撞中，碰撞后物体的速度以及动量都会发生改变。
3. 动量守恒定律动量守恒定律是指在一个封闭系统内，系统的总动量在碰撞前后保持不变。
无论是完全弹性碰撞还是非完全弹性碰撞，总动量始终保持不变。
根据动量守恒定律，可以用以下公式来描述碰撞过程：m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂'其中m₁和m₂分别为两个物体的质量，v₁和v₂为碰撞前物体的速度，v₁'和v₂'为碰撞后物体的速度。
4. 动量守恒定律的应用动量守恒定律在碰撞问题中具有广泛的应用。
通过运用动量守恒定律，可以解决各种碰撞问题，包括弹性碰撞和非完全弹性碰撞。
4.1 弹性碰撞的应用在弹性碰撞中，通过应用动量守恒定律，可以求解碰撞后物体的速度。
根据动量守恒定律的公式，通过已知的物体质量和碰撞前的速度，可以计算出碰撞后物体的速度。
4.2 非完全弹性碰撞的应用在非完全弹性碰撞中，动量守恒定律同样适用。
但由于能量损失的存在，需要额外考虑碰撞中的能量转化和损失。
在求解碰撞后物体速度的问题中，还需要使用能量守恒定律来解决。
动量守恒定律在碰撞中的实验验证
动量守恒定律在碰撞中的实验验证动量守恒定律是物理学中的一条基本定律，它表明在一个封闭系统中，系统的总动量保持不变。
这意味着如果没有外力作用于系统，系统中物体的总动量在碰撞前后保持相等。
为了验证动量守恒定律在碰撞中的实际应用，我们进行了一系列实验。
实验用到的设备包括两个小球和一个平衡台，其中每个小球都可以沿着平衡台的轨道移动。
我们将分别称这两个小球为小球A和小球B。
首先，我们将小球A放在平衡台的一端，小球B放在另一端。
接下来，我们以一定的速度将小球A推向小球B。
当两个小球碰撞时，我们记录下它们各自的质量和速度，并计算出它们的动量。
然后，我们重复这个实验多次，以获取更多的数据。
通过分析实验数据，我们发现在碰撞前后，小球A和小球B的总动量之和保持不变。
即使在碰撞过程中，小球A和小球B的相对速度发生了变化，它们之间传递的动量是相互抵消的，保持总动量不变。
在实验中，我们还发现了一些有趣的现象。
例如，当两个小球质量相等且初始速度相等时，它们在碰撞后的速度也将相等。
这是因为动量守恒定律要求碰撞前后的总动量保持不变，而两球的质量和速度相等意味着它们的动量相等。
此外，通过改变小球的质量和速度，我们还观察到当碰撞发生时，较大质量的小球的速度减小，而较小质量的小球的速度增加。
这是由于动量守恒定律的影响，当两个物体碰撞时，动量沿着方向相反的原则进行传递，因此较大质量的小球会将一部分动量传递给较小质量的小球。
通过这些实验验证，我们可以得出结论：动量守恒定律在碰撞中得到了实验的验证。
这一定律在物理学中具有广泛的应用，不仅可以用于解释碰撞过程中的现象，还可以用于设计和分析各种力学系统。
总结起来，动量守恒定律是一个重要的物理学定律，它在碰撞中得到了实验的验证。
通过实验观察和分析数据，我们发现碰撞前后物体的总动量保持不变。
这一定律的应用不仅可以帮助我们理解碰撞现象，还可以用于解决力学问题和设计力学系统。
第六章 实验七验证动量守恒定律
14
实验基础梳理
实验热点突破
高考模拟演练
@《创新设计》
解析 (1)小球离开轨道后应做平抛运动，所以在安装实验器材时斜槽的末端必须保 持水平，才能使小球做平抛运动。 (2)为防止在碰撞过程中入射小球被反弹，入射小球a的质量ma应该大于被碰小球b的 质量mb。为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径应相等。 (3)由题图甲所示装置可知，小球a和小球b相碰后，根据动量守恒和能量守恒可知小 球b的速度大于小球a的速度。由此可判断碰后小球a、b的落点位置分别为A、C点。 (4)小球下落高度一样，所以在空中的运动时间 t 相等，若碰撞过程满足动量守恒， 则应有 mav0＝mava＋mbvb，两边同乘以时间 t 可得 mav0t＝mavat＋mbvbt，即有 maO——B— ＝maO——A—＋mbO——C—，故选项 B 正确。 答案 (1)保持水平 (2)> ＝ (3)A C (4)B
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实验基础梳理
实验热点突破
高考模拟演练
@《创新设计》
注意事项 (1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 (2)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。 (3)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平面内。 (4)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一个小木片以平衡摩擦力。 (5)若利用斜槽进行实验，入射球质量m1要大于被碰球质量m2，即m1>m2，防止碰 后m1被反弹，且两球半径r1＝r2＝r。
15
实验基础梳理
实验热点突破
高考模拟演练
@《创新设计》
【变式训练1】 某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在 小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B 相碰并黏在一起继续做匀速运动，如图7所示。在小车A的后面连着纸带，电磁打点 计时器的频率为50 Hz。
动量守恒定律 (共30张PPT)
碰撞 系统Leabharlann 重力势能属于地面附近 的物体与地球组成的系统。
弹簧具有的弹性势能 属于构成它的许多小小 的物质单元(这些物质单 元之间有弹力的作用)组 成的系统。
研究炸弹的爆炸时，它的 所有碎片及产生的燃气也要作 为一个系统来。
2、内力：属于同一个系统内，它们之间的力。 系统以外的物体施加的力，叫做外力。
解得：v共=88.2m/s正值，方向不变。
解： ①以子弹木块系统为研究对象，取右为正方向。
②碰撞前子弹的动量P子=mv，木块的动量P2=0
碰撞后不粘一起,P'子=mv'，P'木=Mv'木
③列表带入公式：系统初动量=系统末动量
碰撞前
碰撞后
物块1 物块2 = 物块1 物块2
mv 0
mv' Mv'木
所以：mv=mv'+Mv'木
解：动量问题只与初末状态有关。
①以第一节车厢和把剩余车厢看为整体的系统为研究
对象，取右为正方向。
②碰撞前的动量P=mv，剩余车厢的动量P余=0
碰撞后粘一起,P共=（m+15m）v共
③列表带入公式：系统初动量=系统末动量
碰撞前
碰撞后
物块1 物块2 = 物块1 物块2
mv 0
（m+15m） v共
所以：mv=（m+15m）v共
解得：v'B=7.4m/s
带数据得：5×9+4×6=5v'1+4×10 正值，方向不变。
3、质量是10g的子弹，以300m/s的速度射入质量是24g、静止在光滑水平桌面上的木 块，并留在木块中。子弹留在木块中以后，木块运动的速度是多大?如果子弹把木块 打穿，子弹穿过后的速度为100ms，这时木块的速度又是多大?
弹性碰撞实验：动量守恒定律的验证
总结与展望
通过对动量守恒定律在日常生活和工程中的应用 以及非弹性碰撞的实验拓展，我们可以更深入地 理解动量守恒定律的重要性和应用价值。未来可 以进一步研究动量损失分析的相关因素，以完善 动量守恒定律的验证实验。
● 05
第五章 弹性碰撞实验的意义
弹性碰撞实验的 意义
弹性碰撞实验在物理 学中具有重要意义， 通过实验可以验证动 量守恒定律。弹性碰 撞实验帮助科学家们 更深入地理解物体之 间的相互作用，并且 为进一步研究提供了 基础。
01 动能损失
探讨碰撞过程中可能发生的能量损失情况
02 动能转移
分析碰撞后不同物体之间动能的转移情况
03 动能转化
讨论动能如何在碰撞中发生转化
实验结果讨论
动量守恒定律验证
通过实验数据分析，我们 验证了动量守恒定律的成 立 实验结果与理论预期相符 合
误差分析
讨论实验可能存在的误差 来源 探讨实验结果的可靠性
弹性碰撞实验：动量守恒定 律的验证
汇报人：XX
2024年X月
第1章 弹性碰撞实验简介 第2章 实验步骤 第3章 实验数据分析 第4章 实验应用与拓展 第5章 弹性碰撞实验的意义 第6章 实验展望 第7章 结论 第8章 参考文献
目录
● 01
第一章 弹性碰撞实验简介
弹性碰撞实验的 定义
弹性碰撞是指碰撞后 物体没有形变，动量 守恒，动能守恒。碰 撞前后物体速度可以 改变，但总动能不变。
计算动量和速度 的关系
准备实验物 品
准备小球和测量 尺
实验数据记录
在实验中，记录小球 碰撞前后的速度和位 移变化，通过测量尺 和计算公式，得出实 验数据。这些数据将 用于验证动量守恒和 动能守恒定律。
实验七 验证动量守恒定律
实验七验证动量守恒定律一、实验原理与操作原理装置图操作要领碰撞前：p＝m1v 1＋m2v2碰撞后：p′＝m1v1′＋m2v2′(1)测质量：用天平测出两球的质量(2)安装：斜槽末端切线必须沿水平方向(3)起点：入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放(4)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。
(5)测距离：用小球平抛的水平位移替代速度，用刻度尺量出O到所找圆心的距离。
图1二、数据处理1.碰撞找点：把被碰小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。
标出碰撞前、后入射小球落点的平均位置P、M和被碰小球落点的平均位置N。
如图1所示。
2.验证：测量线段OP、OM、ON的长度。
将测量数据填入表中，最后代入m1·OP ＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立。
注意事项(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
(2)选质量较大的小球作为入射小球，即m入＞m被碰。
(3)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
误差分析(1)主要来源于质量m1、m2的测量。
(2)小球落点的确定。
(3)小球水平位移的测量。
教材原型实验命题角度实验原理及操作步骤【例1】如图2，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。
图2(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。
实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。
然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。
高考物理总复习(教科)课件：第六章 碰撞与动量守恒 实验七 验证动量守恒定律
模拟创新实验冲关
1.某同学把两个质量不同的小球用细线连接,中间夹一个被压缩了的轻弹簧,
如图所示,将此系统置于光滑水平桌面上,烧断细线,观察两小球的运动情况,
进行必要的测量,验证两小球相互作用的过程中动量守恒.
(1)该同学还需具备的器材是
;
(2)需要直接测量的数据是
;
解析:(1)(2)这个实验的思路是通过测平抛运动的位移来代替它们作用后的 速度.所以需要有刻度尺和天平分别测平抛运动的水平位移和两小球的质量. 答案:(1)刻度尺、白纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板、天平
解析:(2)小球A下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力,对于每次滚下的小球的影响都 是相同的,因此对小球的末速度无影响,故对实验结果不会产生误差. (3)实验中必须满足的条件是:碰撞小球的质量大于被碰小球的质量,小球每次都必须 从同一高度滚下,不需要测量小球做平抛运动的时间或高度,故选项D正确. 答案:(2)不会 (3)D
(4)在“验证动量守恒定律”的实验中.某同学用如图(乙)所示的装置进行了如
下的操作:
①先调整斜槽轨道,使末端的切线水平,在一块平木板表面先后钉上白纸和复写
纸,并将该木板竖直立于靠近槽口处,使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止
释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O.
②将木板向右平移适当的距离,再使小球a从原固定点由静止释放,撞在木板上
其表达式为
.
解析:(4)在处理实验数据时首先明确木板上各点的归属,A 点是 a 球碰后的落点、B
点是 a 球碰撞时的落点、C 点是 b 球被碰以后的落点.对平抛运动研究可知 v= x , 2y g
所以碰撞前后各个球的速度为 v1= x ,v2= x ,v3= x ,则有 max = max
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m1
S1
O
O’
N P M
m1
S1’
m2
O
O’ N P M
S2’
碰撞时的动态过程
m1
例4.在本实验中，不需要测量的物理量有（ ）
A、入射小球和被碰小球的质量
B、入射小球和被碰小球的直径
C、斜槽轨道的末端距地面的高度
D、入射球开始滚下时的初位置与碰撞前位置的
高度差
E、入射球未碰撞时飞出的水平距离
F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离
CD
例5.在“验证碰撞中的动量守恒”实验中：
(1)安装和调整实验装置的要求是：① ； ② ． (2)某次实验得出小球的落点情况如下图所示， 假设碰撞中动量守恒，则碰撞小球质量m1和被撞 小球质量m2之比m1：m2为 4:1 ． (3)在实验中，根据小球的落点情况，若等式 0’N= OP+OM 成立，则可证明碰撞中系统 的动能守恒.
m2
O
O’ N P M
碰撞时的轨迹示意图
例1.在本实验中，入射球每次滚下都应从 斜槽上的同一位置无初速释放，这是为了 使（ ）
A、小球每次都能水平飞出槽口
B、小球每次都以相同的速度飞出槽口
C、小球在空中飞行的时间不变 D、小球每次都能对心碰撞 B
例2. 在本实验中，安装斜槽轨道时，应让斜 槽末端点的切线保持水平，这样做的目的是 为了使（ )
6．把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰 时处于同一水平高度，确保入射球运动到轨道出口端 时恰好与靶球接触而发生正碰。
7．再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下，使 两球发生正碰，重复10次，仿步骤5求出入射小球的 落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。 8．过 O、N作一直线，取OO'=2r（可用游标卡尺测出 一个小球的直径）， O' 就是被碰小球碰撞时的球心竖 直投影位置。
验证动量守恒定律的实验装置
m1 入射小球
m1v1 m1v1 m2v2
且m1>m2
/
/
m2 被碰小球
o’
验证
m1OP m1OM m2O N
'
m1OP m1OM m2 (ON 2r )
OP：表示m1以v1平抛时的水平射程S1; OM：表示m1以v1/平抛时的水平射程 Ｓ１’
实验步骤:
1．用天平测出两个小球的质量m1、m2。
2．安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜 槽末端点的切线水平。
3．在水平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。 4．在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射 球m1碰前的位置。 5．先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处 由静止开始滚下，重复 10 次，用圆规作尽可能小的 圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不 碰抛时的水平射程 Ｓ２’
需要测量的物理量
☆1、用天平称量两小球质量m1、m2。
☆2、用游标卡尺测量两小球直径， 并计算小球半径r.
☆3、小球水平射程.
【实验器材】
刻度尺 圆规、白纸、复写纸 天平及砝码 游标卡尺
斜槽、重锤、入射小球、被碰小球
实验条件
◇ 1、入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2. ◇ 2、入射小球半径等于被碰小球的半径r.
C
A
B
D
D．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1．
E．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 A、B运 动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、 D 挡板时停止计时，记下 A 、 B 分别到达 C 、 D 的运动 时间t1和t2．
本实验中还应测量的物理量是 B的右端至D板的距离L2，利用上述测量的实验数据, _____________________
◇ 3、斜槽末端的切线方向水平.
◇ 4、使小支柱与槽口的距离等于小球直径. ◇ 5、入射小球每次必须从斜槽同一高度处由静 止开始释放. ◇ 6、两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上.
实验注意事项
△1 注意游标卡尺的读数规则.
△２ 注意两小球碰撞时应使入射小球的速度方 向与两小球球心连线在同一水平线上. △3 注意m2的水平射程应为o 点到落点间的距 离. △4、落点的确定：用圆规画尽可能小的圆把所有 的小球落点圈在里面，圆心就是落点的平均位置. △5、实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位 置要始终保持不变.
实验:验证碰撞中的动量守恒定律
物理模型
碰撞前：
两个小球的一维碰撞
碰撞后：
实验目的
验证碰撞中系统动量是否守恒 m1v1+ m2v2 = m1v/1+ m2v/2
实验原理：
当v2 =0时， m1v1
m1v1 m2v2
/
/
两小球下落高度相同，飞行时间相同，水平 速度与水平位移成正比。 m1OP m1OM m2 (ON 2r )
例6．用如右图所示的装置进行以下实验： A．先测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面 间的动摩擦因数μ，查出当地的重力加速度g。 B．用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧 压缩，滑块B紧靠在桌边。 C．剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地时到 重锤线的水平位移s1和滑块A沿桌面滑行距离s2。 （1）为验证动量守恒，写出还须测量的物理量 及表示它的字母： 桌面离地面高度h . B A （2）动量守恒的表达式为: m M O (用上述物理量的字母表示)
A、入射球得到较大的速度 B、入射球与被碰小球对心碰撞后的速度为
水平方向 C、入射球与被碰球碰撞时动能无损失 D、入射球与被碰球碰后均能从同一高度飞 出
B
例3.在做“碰撞中的动量守恒”实验中，实验 必须要求的条件是 ( BCD )
A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线是水平的 c．入射球每次都要从同一高度由静止滚下 D．碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连 线与轨道末端的切线平行
（2）解： 对B，
1 2 h gt 2
t
s1 v B t
v B s1
g 2h
2h g
1 2 Mgs Mv 对A， 2 A 2
v A 2 gs2
由动量守恒定律
即
MvA mvB
M 2 gs 2 ms1
g 2h
例 7 ．气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是 利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使 滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为 没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导 轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置 如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验 步骤如下： A．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB； B．调整气垫导轨，使导轨处于水平； C．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动 卡销锁定，静止地放置在气垫导轨上；
L1 L2 mA mB 0． 验证动量守恒定律的表达式是__________________ t1 t2
C A B D