验证动量守恒定律实验误差分析

验证动量守恒定律

验证动量守恒定律

【实验目的】 实验目的】利用平抛运动验证动量守恒

【实验器材】 实验器材】天平、刻度尺、游标卡尺( 天平、刻度尺、游标卡尺(测小球 直径)、碰撞实验器、复写纸、白纸、 )、碰撞实验器 直径)、碰撞实验器、复写纸、白纸、 重锤、 重锤、两个直径相同质量不同的小球

验证动量守恒定律

装置m1 说明： 说明： m1 为入射小球， m2 为被碰小球。 且m1>m2 m2

o’

验证动量守恒定律的实验装置

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验证动量守恒定律

实验原理1、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零, 两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零, 动量守恒。 动量守恒。

mAvA=mAvA′+mBvB′

2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球 本实验在误差允许的范围内验证上式成立。 碰撞后均作平抛运动, 碰撞后均作平抛运动,用水平射程间接表示小球平抛的 平抛运动 初速度： 初速度： OP----mA以vA平抛时的水平射程 OP----m ---OM-------m OM----mA以vA’平抛时的水平射程 ----m O′N----mB以vB ’平抛时的水平射程

验证的表达式：mAOP=mAOM+mBO’N

验证动量守恒定律

天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。 编号：28

物理一轮复习学案

第六周（10.8—10.14）第四课时

验证动量守恒定律实验

【考纲解读】

1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小.

2.验证在系统不受外力的作用下，系统内物体相互作用时总动量守恒． 【重点难点】 验证动量守恒定律 【知识结构】

一、验证动量守恒定律实验方案 1．方案一

实验器材：滑块（带遮光片，2个）、游标卡尺、气垫导轨、光电门、天平、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。

实验情境：弹性碰撞（弹簧片、弹性碰撞架）；完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。 2．方案二

实验器材：带细线的摆球（摆球相同，两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。 实验情境：弹性碰撞，等质量两球对心正碰发生速度交换。 3．方案三

实验器材：小车（2个）、长木板（含垫木）、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。

实验情境：完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。 4．方案四

实验器材：小球（2个）、斜槽、天平、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺等。 实验情境：一般碰撞或近似的弹性碰撞。 5．不同方案的

实验名称： 验证动量守恒定律

实验目的：

1．观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。

2．验证碰撞过程中动量守恒和机械能守恒定律。

实验仪器：

气垫导轨（L-QG-T-1500/5.8） 滑块 电脑通用计数器（MUJ-ⅡB） 电子天平 游标卡尺 气源 尼龙粘胶带 实验原理：

当两滑块在水平的导轨上沿直线作对心碰撞时，若略去滑块运动过程中受到的粘滞性阻力和空气阻力，则两滑块在水平方向除受到碰撞时彼此相互作用的内力外，不受其它外力作用。故根据动量守恒定律，两滑块的总动量在碰撞前后保持不变。

设如图12-1所示，滑块1和2的质量分别为m1和m2，碰撞前二滑块的速度分别为v10和v20，碰撞后的速度分别为v1和v2，则根据动量守恒定律有：

????m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 (12-1)

若写成标量形式为： m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 (12-2)

v10Av20?0B12

Av1Bv212图12-1

式中各速度均为代数值，各v值的

验证角动量守恒定律的简易实验

验证角动量守恒定律的简易实验张昆实

朱

江

荆州师专物理系在大学物理实验教学中,

,

有关角动量守,

动的刚体其支架系借用刚体转动实验仪将,

恒定律的定量验证实验方案不多见我们利用一般实验室都具备的气垫导轨等设备

原仪器的上

、

下轴承换成自制的有。

。

凹锥、

加

面的黄铜轴承

转动刚体由一匀质细钢棒’

上自制的简单配件定律。

,

定量验证了角动量守恒

滑轮盘及转轴联成一体组成的钻头柄部两端磨削成

转轴系用直径

锥面制成,

支架上装有自制的光电门一如图所示两个光电门,,、

调整支架的位

实验装里

置及底脚螺钉

,

使刚体转轴沿铅直方向

并

在水平的气垫导轨中部装置

使棒无挡光片的一端在垂直于气轨时与滑块端面的中心线对齐且与滑块端面的弹性圈等

在导轨一侧放置一个可自由转一

高度光电门光电门

。

光电计时采用双通道数字毫秒计测量三个光电门的挡光时间’

,

分别

巨二一

称,

’

‘

‘

了乙

二

、

实验原理

阶

滑块在水平的气垫导轨上作匀速直线运动,

滑块对二

二

轴具有角动量

。讨

碰撞前刚当滑块运动

体沿止,

轴处于静平衡且棒垂直于气垫导轨静二

刚体对、

轴的角动量为零,

与钢棒弹性碰撞时

刚体与滑块同时受到大二

小相等

方向相反的冲量矩对,

轴而言

,

滑块与刚体对轴的角动量同时发生变化若

不计微小的转动酬察体所组成的系统对小滑轮一

定律内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为 零，这个系统的总动量保持不变。这个 结论叫做动量守恒定律。

动量守恒定律的表达式：

动量守恒定律的条件：(1)系统的合外力为零 (2)当内力远大于外力，作用 时间非常短时。如碰撞、爆炸、 反冲等。 (3)当某一方向合外力为零时， 这一方向的动量守恒。

动量守恒定律的典型应用1.子弹打木块类模型：子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞。作 为一个典型，它的特点是：子弹以水平速度射 向原来静止的木块，并留在木块中跟木块共同 运动。下面从动量、能量和牛顿运动定律等多 个角度来分析这一过程。

摩擦力(阻力)与相对位移的乘积等于系统 机械能(动能)的减少。

例1 设质量为m的子弹以初速度v0射向静止 在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在 木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。 求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中 木块前进的距离。v0 v

S

S+d

解析：子弹和木块最后共同运动，相当于完全非弹性碰撞。 从动量的角度看，子弹射入木块过程中系统动量守恒：从能量的角度看，该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大 小为f,设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2,如图所示，显然有s1-s2=d

mv0 M

用气垫导轨验证动量守恒定律

[实验目的]

1、观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。 2、验证碰撞过程中的动量守恒定律。

[实验仪器]

气垫导轨全套、MUJ-5C/5B电脑通用计数器、物理天平、砝码。

[实验原理]

在水平气垫导轨上放两个滑块，以两个滑块作为系统，在水平方向不受外力，两个滑块碰撞前后的总动量应保持不变。设两滑块的质量分别为m1和m2，碰撞前的速度为v10和v20，相碰后的速度为v1和v2。根据动量守恒定律，应该有

m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 （1）

测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中

v10和v20是在两个光电门处的瞬时速度，即?x/?t，?t越小此瞬时速度越准确。

在实验里我们以挡光片的宽度为?x，挡光片通过光电门的时间为?t，即有

v10??x/?t1,v20??x/?t2。

本实验分下述两种情况进行验证：

1、弹性碰撞：

两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有

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《动量守恒定律》说课稿 天津市瑞景中学 彭占军 一、教材分析：

（一）教材的内容、地位和作用

动量守恒定律是自然界普遍适应的基本规律之一，它比牛顿定律发现的早，应用比牛顿定律更为广泛，如可以适用于牛顿定律不能够解决的接近光速的运动问题和微观粒子的相互作用；即使在牛顿定律的应用范围内的某些问题，如碰撞、反冲及天体物理中的“三体问题”等，动量守恒定律也更能够体现它简单、方便的优点。动量守恒定律作为高中物理第三册选修课(人教版)的重要内容来学习，可以加深学生对物理基本体系的了解，掌握研究问题的方法，提高解决问题的能力。 （二）分层教学目标

选修物理的学生基础相对比较扎实，教学要求必须达到学生参加选拔性考试的要求。但由于学生基础、兴趣、理解和接受能力的差异性，可以依据平时学习和前提测评的考查，把学生分为A、B、C三类层次。A类为基础、接受能力相对薄弱的少部分学生；C类为基础、接受和自学归纳能力突出的少部分学生；B类为剩余的大部分学生，是教学的主要对象。在教学中注意他们的不同特点，确定目标如下：

用气垫导轨验证动量守恒定律

[实验目的]

1、观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。 2、验证碰撞过程中的动量守恒定律。

[实验仪器]

气垫导轨全套、MUJ-5C/5B电脑通用计数器、物理天平、砝码。

[实验原理]

在水平气垫导轨上放两个滑块，以两个滑块作为系统，在水平方向不受外力，两个滑块碰撞前后的总动量应保持不变。设两滑块的质量分别为m1和m2，碰撞前的速度为v10和v20，相碰后的速度为v1和v2。根据动量守恒定律，应该有

m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 （1）

测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中

v10和v20是在两个光电门处的瞬时速度，即?x/?t，?t越小此瞬时速度越准确。

在实验里我们以挡光片的宽度为?x，挡光片通过光电门的时间为?t，即有

v10??x/?t1,v20??x/?t2。

本实验分下述两种情况进行验证：

1、弹性碰撞：

两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有

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用气垫导轨验证动量守恒定律

[实验目的]

1、观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。 2、验证碰撞过程中的动量守恒定律。

[实验仪器]

气垫导轨全套、MUJ-5C/5B电脑通用计数器、物理天平、砝码。

[实验原理]

在水平气垫导轨上放两个滑块，以两个滑块作为系统，在水平方向不受外力，两个滑块碰撞前后的总动量应保持不变。设两滑块的质量分别为m1和m2，碰撞前的速度为v10和v20，相碰后的速度为v1和v2。根据动量守恒定律，应该有

m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 （1）

测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中

v10和v20是在两个光电门处的瞬时速度，即?x/?t，?t越小此瞬时速度越准确。

在实验里我们以挡光片的宽度为?x，挡光片通过光电门的时间为?t，即有

v10??x/?t1,v20??x/?t2。

本实验分下述两种情况进行验证：

1、弹性碰撞：

两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有

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动量守恒定律的应用

要点一 相对运动问题

即学即用

1.人类发射的总质量为M的航天器正离开太阳系向银河系中心飞去,设此时航天器相对太阳中心离去的速度大小为v,受到的太阳引力可忽略,航天器上的火箭发动机每次点火的工作时间都很短,每次工作喷出的气体质量都为m,相对飞船的速度大小都为u,且喷气方向与航天器运动方向相反,试求:火箭发动机工作3次后航天器获得的相对太阳系的速度. 1答案 v+(1?1?)mu

MM?mM?2m要点二 多物体系统的动量守恒

即学即用

2.如图所示,mA=1 kg,mB=4 kg,小物块mC=1 kg,ab、dc段均光滑,且dc段足够长;物体A、B上表面粗糙,最初均处于静止.小物块C静止在a点,已知ab长度L=16 m,现给小物块C一个水平向右的瞬间冲量I0=6 N·s.

(1)当C滑上A后,若刚好在A的右边缘与A具有共同的速度v1(此时还未与B相碰),求v1的大小.

(2)A、C共同运动一段时间后与B相碰,若已知碰后A被反弹回来,速度大小为0.2 m/s,C最后和B保持相对静止,求B、C最终具有的共同速度v2. 答案 (1)3 m/s (2)1.24 m/s

题型1 “人船模型”问题

【例1】如图所示,小