2023-2024学年人教版选择性必修第一册 1-4 实验验证动量守恒定律 学案.docx

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1、4实验：验证动量守恒定律学习目标1.选取合理的器材，设计合理的方案验证动量守恒定律(重点)。2.创设系统满足动量守恒的条件。3.掌握一维碰撞前、后速度测量的方法，并学会处理实验数据(重点)。4.体会将不易测量的物理量转化为易测量的物理量的实验设计思想(重难点)。一、实验思路1.动量守恒定律的适用条件：或者O2.实验原理：由于发生碰撞时作用时间很短，内力外力，因此碰撞满足动量守恒定律的条件。在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为如、加2,碰撞前的速度分别为5、V2f碰撞后的速度分别为S,、6，若系统所受合外力为零，则系统的动量守恒，则O二、进行实验方案1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1

2、 .实验装置：如图所示实验器材：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、挡光片等。2 .物理量的测量(1)质量的测量：用测量两滑块的质量加I、加2。(2)速度的测量：O=,式中的d为滑块上挡光片的,。为数字计时器显示的滑块上的挡光片经过的时间。(3)碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。3 .本实验研究以下几种情况(1)滑块碰撞后分开。(2)滑块碰撞后粘连。(3)静止的两滑块被反向弹开。4 .实验步骤：(以上述3中第(1)种情况为例)(1)安装气垫导轨，接通

3、电源，给导轨通气。调节导轨水平。(2)在滑块上安装好挡光片、弹性碰撞架、光电门等，测出两滑块的质量如和加2。(3)用手拨动滑块使其在两数字计时器之间相碰。滑块反弹越过数字计时器之后，抓住滑块避免反复碰撞。读出两滑块经过两数字计时器前后的4个时间。(4)改变碰撞速度，或采用运动滑块撞击静止滑块等方式，分别读出多组数据，记入表格。5 .数据分析在确保挡光片宽度d一致的前提下，可将验证动量守恒定律如功+加2。2=如t+m22,变为验证O6 .注意事项(1)气垫导轨要调整到水平。(2)安装到滑块上的挡光片宽度适当小些，计算速度会更精确。方案2：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1 .实验装置：如图甲所示

4、，让一个质量的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽末端的另一质量的同样大小的小球发生正碰，斜槽末端保持水平，之后两小球都做实验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量的小球，铅垂线，复写纸，白纸，,圆规，三角板等。2 .物理量的测量(1)质量的测量：用天平测量两小球的质量，如、及。(2)速度的测量：两球碰撞前后的速度，可以利用平抛运动的知识求出。3 .实验步骤：(1)不放被碰小球，让入射小球网从斜槽上某一位置由滚下，记录平抛的落点P及水平位移0P。(2)在斜槽水平末端放上被碰小球加2,让如从斜槽位置由静止滚下，记下两小球离开斜槽做平抛运动的落点M、N及水平位移OM、ONo(3)为了减小误差，需要找

5、到不放被碰小球及放被碰小球时小球落点的平均位置。为此，需要让入射小球从同一高度多次滚下，进行多次实验，然后用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面，其圆心即为小球落点的平均位置。?MPN4 .数据分析由OP=vt,OM=V,t,ON=s6伯OPW2=200g(1)下列调节导轨水平的两种做法中，较好的是。A.将气垫导轨平放在桌上，不打开气源充气，将滑块放到导轨上，若滑块不动，则导轨水平B.将气垫导轨平放在桌上，先打开气源充气，再将滑块放到导轨上，轻推滑块，若滑块先后通过两个光电门时的挡光时间相等，则导轨水平(2)如图为用游标卡尺测量遮光条宽度d的情景，则d=mm。(3)碰撞前滑块1的动量大小

6、为kgms,碰撞后滑块1和滑块2的总动量大小kgms(结果均保留三位有效数字)。(4)下表为另外两次碰撞前、后的动量取得的实验数据次数碰前滑块1的动量(kgms)碰后滑块1、2总动量(kgms)20.2240.22030.3200.315结合(3)的实验数据，可得出的实验结论是(5)如图所示，若用水平长木板和小车1、2替代气垫导轨和滑块1、2完成本实验，为尽可能减小误差，下列做法合理的是一光电门1光电门2,由y金F,A.采用宽度大一些的遮光条B.适当增加小车1的弹射速度C.选用表面平整一些的长木板D.适当增加两个光电门之间的距离【例2】(2023江苏苏州市高二期中)用如图装置可以验证动量守恒定

7、律，也可以研究碰撞过程中的能量问题。在验证动量守恒定律时，请回答以下问题：(1)下列器材选取或实验操作符合实验要求的是：A.两小球的质量和尺寸可以不同B.选用两球的质量应满足如m2C.需要直接或间接测量小球的平抛运动过程中的时间和射程D.斜槽轨道越光滑误差越小(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球如多次从斜轨上的S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P,测量出平抛的射程0P。然后，把被碰小球利静置于轨道的水平部分末端，再将入射小球如从斜轨上的S位置由静止释放，与小球利相碰，并且多次重复。接下来还要完成的步骤是;(填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量g、机2B

8、.测量小球如开始释放时的高度力C.测量抛出点距地面的高度D.分别找到孙、他相碰后平均落地点的位置M、N并测量平抛射程。股、ON(3)若两个小球相碰前后的动量守恒，其表达式可以表示为；(利用第2问中所测量的物理量符号表示)(4)某次实验中的部分数据为：如=50g,加2=8g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示，则碰撞前、后总动量的比值为PJgp,=o(保留三位有效数字)【例31如图所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于。点，。点下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高。将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上。释放

9、球1,当它摆到悬点正下方时与球2发生正碰(碰前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线)。碰后球1向左最远可摆到4点，球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证两球碰撞时动量守恒。现已测出弹性球I的质量如，弹性球2的质量加2,立柱高h和桌面高H,此外：和C（2）根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为O（用已测出的量及上述测量量表示）4实验：验证动量守恒定律学习目标1.选取合理的器材，设计合理的方案验证动量守恒定律（重点）。2.创设系统满足动量守恒的条件。3.掌握一维碰撞前、后速度测量的方法，并学会处理实验数据（重点）。4.体会将不易测量的物理量转化为

10、易测量的物理量的实验设计思想（重难点）。一、实验思路1 .动量守恒定律的适用条件：系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。2 .实验原理：由于发生碰撞时作用时间很短，内力远大于外力,因此碰撞满足动量守恒定律的条件。在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为如、加2,碰撞前的速度分别为0、S，碰撞后的速度分别为、V,若系统所受合外力为零，则系统的动量守恒，则也0+m2。2=61。1+2。2。二、进行实验方案1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1 .实验装置：如图所示实验器材：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、挡光片等。2 .物理量的测量(1)

11、质量的测量：用斑测量两滑块的质量加卜加2。(2)速度的测量：0=卷,式中的d为滑块上挡光片的宽度，。为数字计时器显示的滑块上的挡光片经过光虹!的时间。(3)碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。3 .本实验研究以下几种情况(1)滑块碰撞后分开。(2)滑块碰撞后粘连。(3)静止的两滑块被反向弹开。4 .实验步骤：(以上述3中第(1)种情况为例)(1)安装气垫导轨，接通电源，给导轨通气。调节导轨水平。(2)在滑块上安装好挡光片、弹性碰撞架、光电门等，测出两滑块的质量如和加2。(3)用手拨动滑块使其在两数字计时

12、器之间相碰。滑块反弹越过数字计时器之后，抓住滑块避免反复碰撞。读出两滑块经过两数字计时器前后的4个时间。(4)改变碰撞速度，或采用运动滑块撞击静止滑块等方式，分别读出多组数据，记入表格。5 .数据分析在确保挡光片宽度d一致的前提下，可将验证动量守恒定律见0+微力=如+m2V2,变加2t2,6 .注意事项(1)气垫导轨要调整到水平。(2)安装到滑块上的挡光片宽度适当小些，计算速度会更精确。方案2：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1 .实验装置：如图甲所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽末端的另一质量较小的同样大小的小球发生正碰，斜槽末端保持水平，之后两小球都做平抛运动。入射小球实

13、验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量丕回的小球，铅垂线，复写纸，白纸，天平,刻度尺,圆规，三角板等。2 .物理量的测量(1)质量的测量：用天平测量两小球的质量“】、加2。(2)速度的测量：两球碰撞前后的速度，可以利用平抛运动的知识求出。3 .实验步骤：(1)不放被碰小球，让入射小球如从斜槽上某一位置由静止滚下，记录平抛的落点P及水平位移0P。(2)在斜槽水平末端放上被碰小球22,让如从斜槽回二位置由静止滚下，记下两小球离开斜槽做平抛运动的落点M、N及水平位移OM、OM(3)为了减小误差，需要找到不放被碰小球及放被碰小球时小球落点的平均位置。为此，需要让入射小球从同一高度多次滚下，进行多次实验，然后用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面，其圆心即为小球落点的平均位置。