2020_2021年新教材高中物理第一章动量守恒定律4实验：验证动量守恒定律学案新人教版选择性必修第一册20210408252.doc

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1、优选实验：验证动量守恒定律目标体系构建明确目标·梳理脉络【学习目标】1．掌握验证动量守恒定律的实验思路和实验方法；明确实验所需测量的物理量。2．设计实验方案，进行数据处理，得出实验结论，验证动量守恒定律。3．通过实验验证，进一步领会守恒思想。【思维脉络】课前预习反馈教材梳理·落实新知知识点1　实验思路让两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，创造条件，使系统所受外力的矢量和近似为0，满足__动量守恒__的条件。知识点2　物理量的测量研究对象确定后，还需要明确所需测量的物理量和实验器材。需要测量物体的__质量_

2、_，以及两个物体发生碰撞前后各自的__速度__。物体的质量可用__天平__直接测量。知识点3　数据分析选取质量不同的两个物体进行碰撞，测出物体的质量(m1，m2)和碰撞前后的速度(v1，v′1，v2，v2′)，若满足m1v1＋m2v2＝__m1v′1＋m2v2′__，则验证了碰撞前后总__动量__守恒。-8-/8优选知识点4　参考案例方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1．实验器材：气垫导轨、__光电计时器__、天平、__滑块__(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。2．实验原理：(1)调整导轨使

3、之处于__水平__状态，并使光电计时器系统正常工作。(2)速度的测量：记录光电门挡光片的宽度Δx以及光电计时器显示的挡光时间Δt，利用公式v＝____计算出两滑块碰撞前后的速度。方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1．实验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量__不__同的小球，重垂线，复写纸，白纸，__天平__，__刻度尺__，圆规，三角板等。2．实验的基本思想——转化法：不易测量量转化为易测量量的实验设计思想。3．实验原理：(1)让一个质量较大的小球从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的另一质量较小的小球发生碰撞，之后

4、两小球都做__平抛__运动。(2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间__相等__。如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平__速度__。课内互动探究细研深究·破疑解难探究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。-8-/8优选2．物理量的测量(1)滑块的质量用天平直接测量。(2)速度的测量：v＝，式中的Δx为滑块上挡光板的宽度，Δt为光电计时器记录的滑块上的挡光板经过光电门的时间。3．碰撞情境的实现利用轻质弹簧、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥

5、等设计各种类型的碰撞，通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。(1)情境1：质量不同的两滑块，一静一动碰撞；(2)情境2：两滑块追碰、相向碰，碰撞后分开；(3)情境3：两滑块挤压弹簧后用细线连接，烧断细线后两滑块分开；(4)情境4：两滑块碰撞后，撞针插入橡皮泥中，使滑块连成一体。4．数据记录与处理(1)规定正方向，碰撞前后速度的方向与正方向相同为正，相反为负。(2)通过计算碰撞前后的总动量，检验是否满足动量守恒定律。┃┃典例剖析__■典例1　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

6、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)。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；-8-/8优选c．将A、B静止放置在气垫导轨上，在A和B间放入一个被压缩的轻质弹簧，用电动卡销锁定；d．用刻度尺测出滑块A的左端至挡板C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

7、滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2。(1)实验中还应测量的物理量是__滑块B的右端到挡板D的距离L2__。(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是__mA＝mB__，上式中算得A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是：①__气垫导轨可能不水平导致误差__；②__滑块受到阻力作用而导致误差__。解析：(1)为了验证动量守恒定律，需要测出滑块B运动的速度，所以需要测量滑块B的右端到挡板D的距离L2。(2)两滑块动量守恒，满足mAvA＝mBvB滑块脱离弹簧后在导轨上做匀速直线运动vA＝，

8、vB＝代入解得需要满足的表达式为mA＝mB①气垫导轨可能不水平导致误差；②滑块受到阻力作用而导致误差。┃┃对点训练__■1．某同学利用气垫导轨进行“研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒”实验，如图所示，其中图甲中两滑块相互碰撞的端面上分别装有弹性碰撞架，图乙中两滑块的碰撞端分别装有撞针和橡皮泥。-8-/8