1.3 科学验证动量守恒定律（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

XINKECHENG XUEAN|第1章动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律 【刿学道实粉1 感悟多彩的实验方案一思维要“活” 一、本版教材实验理清楚 :水平距离s=t,与小球开始做平抛运动时的水 ○实验目的 平速度v成正比。设小球下落的时间为t,则在 1.验证动量守恒定律。 图中，有 2.体会将不易测量的物理量转换为易测量的物理量 lop=vt ② 的实验设计思想。 lou=v't ③ ○实验原理 loN =v2't ④ 本实验用两个大小相同但质量不等的小球 把②③④式代人①式可得 的碰撞来验证动量守恒定律。实验装置如图所 n1·lop=m1·loM+2·lo ⑤ 示。让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来， 如果实验测得的m1、2、lop、loM、loN满足⑤ 跟放在斜槽末端的另一个质量较小的小球发式，就验证了动量守恒定律。 生碰撞（正碰）。设两个小球的质量分别为m1: O实验器材 和m2。碰撞前，质量为m1的入射球的速度是 斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、白 o,质量为2的被碰小球静止。两个小球碰撞：纸、复写纸、小铅锤、天平（附砝码）、毫米刻度 前的总动量是my。碰撞后，入射小球的速度 尺、圆规。 是'，被碰小球的速度是2'。两个小球碰撞 。实验步骤 后的总动量是mv,'十22'。根据动量守恒定：1.测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质 律，应该有 量大的小球为入射小球。 m1y1=m11'+m2v2' ①2.安装：按照上图所示安装实验装置。调整固 如果我们分别测出两个小球的质量和两个 定斜槽使斜槽末端水平。 小球在碰撞前后的速度，把它们代入上式，就可：3.铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺 以验证两个小球碰撞前后的动量是否守恒。 放好。记下重垂线所指的位置O。 入射小球 4.放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜 被碰小球 槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆 规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。 白纸 圆心P就是小球落点的平均位置。 、了 复写纸 5.碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让 小球的质量可以用天平测出。怎样简便地： 入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们 测出两个小球碰撞前后的速度呢？两球碰撞前 发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法， 后的速度方向都是水平的，因此两球碰撞前后 标出碰后人射小球落点的平均位置M和被撞 的速度，可以利用平抛运动的知识求出。在本 小球落点的平均位置N。如图所示。 实验中，做平抛运动的小球落到地面，它们的下： 落高度相同，飞行时间t也就相同，它们飞行的 了13 高中同步导学物理选择性必修第一册XINKECHENG XUEAN 6.验证：连接ON,测量线段OP、OM、ON的长：(4)若利用平抛运动规律进行验证，安装实验装 度。将测量数据填入表中。最后代入m·lop 置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且 =m,·loM十m2·loN,看在误差允许的范围内 选质量较大的小球为入射小球。 是否成立。 二、他版教材实验多融通 7.结束：整理好实验器材放回原处。 (一)人科版教材实验方案 O数据处理 验证的表达式：m1·lop=m1·loM十n2·loN 。误差分析 1.系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求。 [差异解读 (1)碰撞是否为一维。 1.利用气垫导轨减小摩擦力对系统动量的影响。 (2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨 2.利用数字计时器测量两滑块的速度大小。 是否水平，两球是否等大，用长木板实验时 (二)粤教版教材实验方案 是否平衡掉摩擦力。 定位板 入射球 2.偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量。 靶球 ◎注意事项 水平调节螺钉 木板 1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 白纸 2.方案提醒 (1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨 验证动量了恒定律的装置图 时，应注意利用水平仪确保导轨水平。 [差异解读」 (2)若利用摆球进行验证，两摆球静止时球心应1.两小球均为小钢球。 在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将 :2靶球放置在支球柱上，而人教版和鲁科版靶 摆球拉起后，两摆线应在同一竖直面内。 球放置在斜槽末端。 (3)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩 !3.表达式为：1OP=m1OM+m2O'N。 擦力。 [三]学通实脸 把握常见的命题视角一规律要“通” 命题视角（一） 实验原理与操作 (1)实验中，直接测量小球碰撞前后的速度 [典例1](2022·福州高二检测)如图所示， 是不容易的。但是，可以通过仅测量 用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即 (填选项前的符号)，间接地解决这个问题。 研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动 A.小球开始释放时距桌面的高度h 量关系。 B.小球抛出点