1.4 实验：验证动量守恒定律（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第一册）

§4 实验：验证动量守恒定律 高二物理（人教版2019） 选择性必修 第一册 第一章 动量守恒定律 回顾复习： 1.系统动量守恒的条件是什么？ 新课引入 (1)系统不受外力；(理想条件) (2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件) (3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件） (4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件) 回顾复习： 2.系统满足动量守恒定律的公式是什么？ 新课引入 (1)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' (2)m1∆v1= -m2∆v2 上一节课我们分别通过动量定理和牛顿运动定律两个不同的角度，理论上证明了动量守恒定律，那么我们如何通过实验来加以验证呢？ 实验思路 01 物理量的测量 02 学习目标 本节课学习内容 实验方案及数据分析 03 新课讲授 生活中的实例 母球撞击彩球 1.生活中的这些实例，物体或人所受合外力是否为零？ 冰壶碰撞 速滑接力比赛 2.我们是否可以对物体或人组成的系统应用动量守恒定律？ 思考与讨论： 新课讲授 一、实验思路 碰撞过程——尽管生活中碰撞的物体所受合外力不能为零，但在这一过程中往往内力远大于外力，我们可以近似认为碰撞满足动量守恒定律的条件。 1.生活中什么样的过程可以尽可能的满足动量守恒的条件？ 2.实验室中，我们为了实验验证的方便应该设计怎样的碰撞？ 一维碰撞——碰撞前后两物体沿同一直线运动，便于数据收集和分析。 二、物理量的测量 1.根据动量守恒定律的表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'，实验中我们需要测量哪些物理量？ 新课讲授 思考与讨论： （1）测量物体的质量：m1和m2 （2）测量物体碰撞前后的速度：v1、v2、v1'、v2' 二、物理量的测量 2.如何测两个物体的质量？ 新课讲授 思考与讨论： 物体质量可用天平直接测量 3.如何测量物体碰撞前后的速度？根据你所学以往知识能说出几种？ （1）利用打点计时器测速 （2）利用光电门测速 （3）利用机械能守恒定律测速 （4）利用平抛运动测速 三、实验方案及数据分析 新课讲授 可供选择的实验器材： 打点计时器 刻度尺 气垫导轨 铁架台 斜槽 光电门 学生电源 重锤线 滑块（带遮光板） 白纸 复写纸 钢球 塑料球 长1m的细绳 长木板 纸带 圆规 照相机 弹性碰撞架 弹簧和弹簧片 天平 砝码 撞针 橡皮泥 你是否可以从以上器材中选择其中的一些，设计除符合要求的实验方案来？ 三、实验方案及数据分析 新课讲授 【参考方案一】 1.实验器材： 气垫导轨、光电门、天平、两个滑块（带遮光板）、砝码、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥。 三、实验方案及数据分析 新课讲授 2.实验中需要测量的物理量: (1)质量的测量：用天平测量滑块的质量。 (2)速度的测量：利用公式 ，式中d为滑块(挡光片)的宽度,Δt为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门所对应的时间。 三、实验方案及数据分析 新课讲授 3.实验研究方式: （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滑块碰撞后随即分开 三、实验方案及数据分析 新课讲授 3.实验研究方式: （2）两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，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，碰撞时它们也会连成一体。 三、实验方案及数据分析 新课讲授 3.实验研究方式: （3）原来连在一起的物体由于有相互斥力而分开，这也是一种碰撞，例如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，两个滑块由静止向相反方向运动。 三、实验方案及数据分析 4.实验演示： 三、实验方案及数据分析 新课讲授 5.实验步骤： (1)用天平测出两滑块的质量，用刻度尺测出滑块上挡光片的宽度。 (2)安装好气垫导轨，调节导轨下面的调节旋钮，直到调至导轨水平。 (3)使两滑块依次按照以上三种方式，记录挡光时间，计算滑块碰撞前后的速度。 (4)数据处理，实验验证滑块碰撞前后动量守恒。 (5)整理仪器。 三、实验方案及数据分析 新课讲授 思考与讨论： (1)气垫导轨的作用是什么？步骤第二步为什么调至导轨水平？你能想出哪些方法？ (2)如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？ 三、实验方案及数据分析 新课讲授 6.收集数据，填入表格： 质量m 速度v 次数 A滑块m1 B滑块m2 A碰前v1 B碰前v2 A碰后v'1 B碰后v'2 1 2 3