1.4 实验：验证动量守恒定律（导学案）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第4节　实验： 验证动量守恒定律 导学案 【学习目标】 1.能依据已有知识合理设计实验方案。 2.能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。 3.能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论。 4.坚持实事求是，在合作中既能坚持观，点又能修正错误。 【学习重难点】 1.教学重点：分析处理实验数据，根据实验数据验证动量守恒定律。 2.教学难点：设计验证动量守恒定律的实验方案。 【知识回顾】 一、　相互作用的两个物体的动量改变 1．建构碰撞模型： 如图中在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A，B，当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是v′1和v′2。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1，B所受A对它的作用力是F2。碰撞时，两物体之间力的作用时间 ，用Δt表示。 2．推导过程： (1)以物体A为研究对象，根据动量定理，物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量，即 F1Δt＝ ① (2)以物体B为研究对象，物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即 F2Δt＝ ② (3)根据牛顿第三定律可知两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2大小相等、方向相反，故有F1＝－F2。③ (4)整理①②③得 m1v′1＋m2v′2＝ 。 3．归纳总结 两个物体碰撞后的动量之和 碰撞前的动量之和。 二、动量守恒定律 1．系统、内力和外力 (1)系统 相互作用的两个或几个物体组成一个力学 。 (2)内力 系统 物体间的相互作用力。 (3)外力 系统 的物体对系统 的物体的作用力。 2．动量守恒定律 (1)内容 如果一个系统不受 ，或者所受 的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。 (2)表达式 对两个物体组成的系统，常写成： p1＋p2＝ 或m1v1＋m2v2＝ (3)适用条件 系统不受 或者所受 之和为零。 三、动量守恒定律的普适性 动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的 领域。 【自主预习】 一、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。 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__ __，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。 三、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。 【课堂探究】 【新课导入】 1.系统动量守恒的条件是什么？ 2.系统满足动量守恒定律的公式是什么？ 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？ 【新课教学】 任务一、实验思路 问题：生活中什么样的过程可以尽可能的满足动量守恒的条件？ 任务二、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？ 2.如何测两个物体的质量？ 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？ 任务三、数据分析 利用碰撞进行验证动量守恒定律时，在数据分析上会存在哪些困难，我们如何设计实验才能方便数据分析？ 任务四、方案设计 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 实验器材： 请根据以下两个问题设计实验方案： （1）如何调整使系统合外力为0？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤： 实验数据记录与处理 如何进行设计分析得出什么样的结论？ 实验结论： 注意事项 利用该实验进行实验时，应怎样注意哪些事项？ 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 实验器材： 图4 请根据以下两个问题设计实验方案： （1）该实验动量守恒的条件是什么？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤 实验数据记录与处理 如何进行设计分析得出什么样的结论？ 实验结论 结论: 注意事项 利用该实验进行实验时，应怎样注意哪些事项？ 方案三：单摆测速验证动量守恒 图6 请根据以下两个问题设计实验方案： （1）该实验动量守恒的条件是什么？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤 实验数据记录与处理 如何进行设计分析得出什么样的结论？ 实验结论：碰撞前两小球