1.4 实验：验证动量守恒定律（导学案）-【新教材精创】2020-2021学年高中物理新教材同步备课（人教版选择性必修第一册)

1.4实验：验证动量守恒定律 1.知道验证动量守恒定律的实验方法有哪些． 2.知道验证过程中需要测量的物理量及其测量方法． 3.能够通过列表法和计算对数据进行处理.　 4.知道实验过程中需要注意的事项． 【重点】用两种试验方案验证动量守恒的实验思路与注意事项； 【难点】两种实验方案中各物理量的测量及实验数据分析。 【课前自主学习】 知识前置 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____________的条件。 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________，以及两个物体发生碰撞前后各自的________。物体的质量可用________直接测量。 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＝__________________，则验证了碰撞前后总________守恒。 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、______________、天平、________(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)调整导轨使之处于________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______同的小球，重垂线，复写纸，白纸，________，__________，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，之后两小球都做________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________。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________。 二、新知学习 方案一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒实验思路 动量守恒定律的适用条件是________，或者所受外力的矢量和为________。我们生活中的物体受到各种力的作用，难以满足这种理想化的条件。但是，在某些情况下，可以近似满足________的条件。 本案例中，我们利用气垫导轨来减小摩擦力，利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。实验装置如图所示。可以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。 实验器材:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、________、细绳、________、胶布、撞针、橡皮泥等． 实验步骤： 1.选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架（图1），________。 2.在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥（图2），碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，________。 图1 滑块碰撞后分 图2 滑块碰撞后粘连 3.原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。这种情况可以通过下面的方式实现。在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，________________（图3）。 图3 弹簧使静止滑块分开 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：________ ，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。 碰撞情境的实现利用轻质弹簧、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等设计各种类型的碰撞，通过在________________的质量。 (1)情境1：________，________； (2)情境2：两滑块追碰、相向碰，碰撞后分开； (3)情境3：________________，________________； (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。 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，________。 (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。 方案二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 本案例中，我们研究两个小球在斜槽末端发生碰撞的情况。 实验器材 斜槽、________(两个)、________、复写纸、白纸等．