1、4 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律高二物理（人教版2019）選擇性必修 第一冊回顧復(fù)習(xí)：1.系統(tǒng)動量守恒的條件是什么？新課引入(1)系統(tǒng)不受外力；(理想條件)(2)系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；(實(shí)際條件)(3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，外力相對來說可以忽略不計，因而系統(tǒng)動量近似守恒；(近似條件）(4)系統(tǒng)總的來看雖不符合以上三條中的任何一條，但在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在這一方向上動量守恒.(單向條件)回顧復(fù)習(xí)：2.系統(tǒng)滿足動量守恒定律的公式是什么？新課引入(1)m1v1+m2v2=m1v1+m2v2(2)m1v1= -m2v2 上一節(jié)課我們分別通過動量定理和牛

2、頓運(yùn)動定律兩個不同的角度，理論上證明了動量守恒定律，那么我們?nèi)绾瓮ㄟ^實(shí)驗(yàn)來加以驗(yàn)證呢？實(shí)驗(yàn)思路01物理量的測量02學(xué)習(xí)目標(biāo)本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析03新課講授生活中的實(shí)例母球撞擊彩球1.生活中的這些實(shí)例，物體或人所受合外力是否為零？冰壺碰撞速滑接力比賽2.我們是否可以對物體或人組成的系統(tǒng)應(yīng)用動量守恒定律？思考與討論：新課講授一、實(shí)驗(yàn)思路 碰撞過程盡管生活中碰撞的物體所受合外力不能為零，但在這一過程中往往內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，我們可以近似認(rèn)為碰撞滿足動量守恒定律的條件。1.生活中什么樣的過程可以盡可能的滿足動量守恒的條件？2.實(shí)驗(yàn)室中，我們?yōu)榱藢?shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方便應(yīng)該設(shè)計怎樣的碰撞？ 一維碰撞碰撞前

3、后兩物體沿同一直線運(yùn)動，便于數(shù)據(jù)收集和分析。二、物理量的測量1.根據(jù)動量守恒定律的表達(dá)式：m1v1+m2v2=m1v1+m2v2，實(shí)驗(yàn)中我們需要測量哪些物理量？新課講授思考與討論：（1）測量物體的質(zhì)量：m1和m2（2）測量物體碰撞前后的速度：v1、v2、v1、v2二、物理量的測量2.如何測兩個物體的質(zhì)量？新課講授思考與討論：物體質(zhì)量可用天平直接測量3.如何測量物體碰撞前后的速度？根據(jù)你所學(xué)以往知識能說出幾種？（1）利用打點(diǎn)計時器測速（2）利用光電門測速（3）利用機(jī)械能守恒定律測速（4）利用平拋運(yùn)動測速三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計時器刻度尺氣墊導(dǎo)軌鐵架臺斜槽光電門學(xué)生

4、電源重錘線滑塊（帶遮光板）白紙復(fù)寫紙鋼球塑料球長1m的細(xì)繩長木板紙帶圓規(guī)照相機(jī)彈性碰撞架彈簧和彈簧片天平砝碼撞針橡皮泥你是否可以從以上器材中選擇其中的一些，設(shè)計除符合要求的實(shí)驗(yàn)方案來？三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授【參考方案一】1.實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、光電門、天平、兩個滑塊（帶遮光板）、砝碼、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、撞針、橡皮泥。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授2.實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量:(1)質(zhì)量的測量：用天平測量滑塊的質(zhì)量。(2)速度的測量：利用公式 ，式中d為滑塊(擋光片)的寬度,t為計時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門所對應(yīng)的時間。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授3.實(shí)驗(yàn)研究方式:（1）

5、選取兩個質(zhì)量不同的滑塊，在兩個滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架滑塊碰撞后隨即分開三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授3.實(shí)驗(yàn)研究方式:（2）兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，使兩個滑塊連成一體運(yùn)動。如果在兩個滑塊的碰撞端分別貼上尼龍拉扣，碰撞時它們也會連成一體。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授3.實(shí)驗(yàn)研究方式:（3）原來連在一起的物體由于有相互斥力而分開，這也是一種碰撞，例如在兩個滑塊間放置輕質(zhì)彈簧，擠壓兩個滑塊使彈簧壓縮，并用一根細(xì)線將兩個滑塊固定。燒斷細(xì)線，彈簧彈開后落下，兩個滑塊由靜止向相反方向運(yùn)動。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析4.實(shí)驗(yàn)演示：三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授5

6、.實(shí)驗(yàn)步驟：(1)用天平測出兩滑塊的質(zhì)量，用刻度尺測出滑塊上擋光片的寬度。(2)安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的調(diào)節(jié)旋鈕，直到調(diào)至導(dǎo)軌水平。(3)使兩滑塊依次按照以上三種方式，記錄擋光時間，計算滑塊碰撞前后的速度。(4)數(shù)據(jù)處理，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證滑塊碰撞前后動量守恒。(5)整理儀器。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授思考與討論：(1)氣墊導(dǎo)軌的作用是什么？步驟第二步為什么調(diào)至導(dǎo)軌水平？你能想出哪些方法？(2)如果物體碰撞后的速度方向與原來的方向相反，應(yīng)該怎樣記錄？三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授6.收集數(shù)據(jù)，填入表格：質(zhì)量m速度v次數(shù)A滑塊m1B滑塊m2A碰前v1B碰前v2A碰后v1B碰后v2123三、實(shí)驗(yàn)方

7、案及數(shù)據(jù)分析新課講授7.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)論：總動量次數(shù)碰前(m1v1+m2v2)碰后(m1v1+m2v2)123結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授【參考方案二】1.實(shí)驗(yàn)器材： 斜槽、同體積的鋼球兩個、重垂線、白紙、復(fù)寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授2.實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量:(1)質(zhì)量的測量：用天平測量測小球的質(zhì)量。(2)速度的測量：利用公式 ，式中x為小球平拋的水平位移，t為小球平拋運(yùn)動落地時間，但也可以不測速度的具體數(shù)值。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授思考與討論：為什么可以不測小球速度的具體數(shù)值，也可驗(yàn)證動量守恒定律？m

8、1v1=m1v1+m2v2（1）若A球(m1)和B球(m2)碰撞滿足動量守恒，則有：m1v1t = m1v1t+m2v2t（2）因兩球平拋時間相同，則有：m1xOP = m1xOM+m2xON（3）可驗(yàn)證關(guān)系：三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授3.實(shí)驗(yàn)演示：三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授4.實(shí)驗(yàn)步驟：(1)用天平測出兩個小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颉?2)按照圖所示,安裝實(shí)驗(yàn)裝置。調(diào)整固定斜槽，應(yīng)使斜槽末端水平，即在水平槽上放置小球，小球能夠保持靜止，說明槽口末端水平。(3)在水平地面上適當(dāng)位置鋪放白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下鉛垂線所指的位置O(斜槽末端)。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課

9、講授4.實(shí)驗(yàn)步驟：(5)把被碰小球放在斜槽末端,讓入射小球從同一高度滾下,使它們發(fā)生碰撞,重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次。用步驟(4)的方法,標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球的落點(diǎn)的平均位置N。(4)不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上某固定高度滾下,重復(fù)10次。用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面,圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置。圓心即為小球平均落點(diǎn)(6)連接ON,測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數(shù)據(jù)填入表中。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授5.收集數(shù)據(jù)處理，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論：實(shí)驗(yàn)次數(shù)入射小球A的質(zhì)量m1/g被碰小球B的質(zhì)量m2/gOP(cm)OM(cm)ON(cm)碰前動量碰后動量123結(jié)論：碰撞前

10、兩小球的動量之和等于碰撞后兩小球的動量之和。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授6.注意事項(xiàng)：(1)斜槽末端點(diǎn)的切線要水平。(2)入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量。(3)每次入射小球在斜槽上同一高度自由滾下。(4)白紙鋪好后不能移動。三、實(shí)驗(yàn)方案及數(shù)據(jù)分析新課講授 以上兩個實(shí)驗(yàn)方案是常見的兩種方法，根據(jù)你所學(xué)的知識，并結(jié)合前面所提供的實(shí)驗(yàn)器材，你還可以設(shè)計出哪些實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)現(xiàn)對動量守恒定律的驗(yàn)證？思考與討論：課堂小結(jié)驗(yàn)證動量守恒定律（2）數(shù)據(jù)測量：由m1v1+m2v2=m1v1+m2v2知，需測質(zhì)量和速度（3）實(shí)驗(yàn)方案（1）實(shí)驗(yàn)思路： 利用一維內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力碰撞的方式，驗(yàn)證動量守恒氣墊導(dǎo)軌光電門法平

11、拋運(yùn)動替代法1某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動量守恒定律，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊1（上方安裝有寬度為d=5.5mm的遮光片，左側(cè)有撞針）、滑塊2（右側(cè)粘有橡皮泥）、兩個與計算機(jī)相連接的光電門、天平等。安裝好器材后進(jìn)行如下操作：A將兩個光電門A、B隔開一段適當(dāng)距離固定在導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使其水平；B用天平測出滑塊1（含遮光片、撞針）的質(zhì)量，滑塊2（含橡皮泥）的質(zhì)量；課堂練習(xí)C將粘有橡皮泥的滑塊2放置在兩光電門A，B之間，裝有撞針的滑塊1放在光電門A的右側(cè)，瞬間將滑塊1推向滑塊2，記下安裝在滑塊1上的遮光片通過光電門A的遮光時間t1；D兩滑塊相碰后，撞針插入橡皮泥中，使兩個滑塊連成一體運(yùn)動

12、，記下遮光片通過光電門B的遮光時間t2；E只改變滑塊的質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。課堂練習(xí)（1）某次實(shí)驗(yàn)中得到的一組數(shù)據(jù)為m1=0.210kg，m2=0.400kg，t1=2.75010-3s，t2=8.09010-3s，計算可得碰撞前兩滑塊的總動量 p1=_kgm/s，碰撞后兩滑塊的總動量 p2=_kgm/s。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（2）由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是 ，引起誤差的原因?yàn)?（寫出一條原因即可）。課堂練習(xí)0.420.41在誤差允許的范圍內(nèi)滑塊1、滑塊2在碰撞前后動量守恒氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)水平、空氣阻力的影響課堂練習(xí)【答案】 0.42 0.41 在誤差允許的范圍內(nèi)滑塊1、滑塊2在碰撞

13、前后動量守恒 氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)水平、空氣阻力的影響【詳解】（1）1代入數(shù)據(jù)計算碰撞前的總動量為： 2碰撞后的總動量為：（2）3在誤差允許的范圍內(nèi)滑塊1，滑塊2在碰撞前后動量守恒； 4該實(shí)驗(yàn)存在誤差的可能原因?yàn)闅鈮|導(dǎo)軌未調(diào)水平、空氣阻力的影響等等。2在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，通過碰撞后做平拋運(yùn)動測量速度的方法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)原理如圖乙所示。課堂練習(xí)（1）實(shí)驗(yàn)室有如下A、B、C三個小球，則入射小球應(yīng)該選取_進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（填字母代號）；A B C課堂練習(xí)A（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是_（填字母代號）；A斜槽必須足夠光滑且安裝時末端必須保持水平B小球每次都必須從斜槽上的同一位

14、置靜止釋放C必須測量出斜槽末端到水平地面的高度D實(shí)驗(yàn)中需要用到秒表測量小球空中飛行的時間課堂練習(xí)B（3）小球釋放后落在復(fù)寫紙上會在白紙上留下印跡。多次試驗(yàn)，白紙上留下了10個印跡，如果用畫圓法確定小球的落點(diǎn)P，圖丙中畫的三個圓最合理的是_（填字母代號）；課堂練習(xí)C課堂練習(xí)（4）用刻度尺測量M、P、N距O點(diǎn)的距離依次為x1、x2、x3，通過驗(yàn)證等式_是否成立，從而驗(yàn)證動量守恒定律（填字母代號）；ABCDC課堂練習(xí)（5）若兩球發(fā)生彈性碰撞，則下列式子成立的是_（填字母代號）。ABCDA【答案】 A B C C A【詳解】（1）1為了保證入射小球碰撞后不反彈，入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，為了使兩球發(fā)生對心碰撞，則要求兩球的半徑相同，故入射球選擇直徑為d1、質(zhì)量為m1的小球，被碰球選擇直徑為d1、質(zhì)量為m2的小球。故選A。（2）2A小球每次從斜槽的同一位置滾下，不需要斜面光滑，且為使小球做平拋運(yùn)動，斜槽的末端需調(diào)成水平，A錯誤；B為了讓小球每次平拋的速度相等，實(shí)驗(yàn)中需要讓小球每次都必須從斜槽上的同一位置靜止釋放，B正確；CD兩個小球下落時間相同，可以用位移代替初速度，故不需要求