第1章 4 实验：验证动量守恒定律-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案配套PPT课件（人教版，江苏）

4　实验：验证动量守恒定律 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 [学习目标要求]　1.理解验证碰撞中动量守恒的基本思路。2.掌握在同一条直线上两个物体碰撞前、后速度的测量方法。3.了解实验数据的处理方法。4.体会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的实验设计思想。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 实验必备 自主探究 实验研析 创新学习 课堂检测 巩固演练 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 一、实验目的 1．掌握动量守恒的条件。 2．验证动量守恒定律。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 二、实验思路 1．物理量的测量 确定研究对象，明确所需测量的物理量和实验器材，测量物体的质量和两个物体发生碰撞前后各自的速度。 2．数据分析 选定实验方案，设计实验数据记录表格，测出并记录物体的质量和发生碰撞前后各自的速度，计算碰撞前后的总动量，并检验碰撞前后总动量的关系是否满足动量守恒定律，即m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 3．实验方案 方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞 实验装置如图所示。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (4)实验方法 ①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(如图甲所示)。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 ②在两个滑块相互碰撞的端面上装上弹性碰撞架(如图乙所示)，可以得到能量损失很小的碰撞。 ③在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(如图丙所示)，这样可以得到能量损失很大的碰撞。 (5)器材：气垫导轨、数字计时器、滑块(带挡光片)两个、弹簧、细线、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥、天平。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 方案二：利用斜槽实现两小球的一维碰撞 如图甲所示，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大小相等、质量较小的球发生正碰，之后两小球都做平抛运动。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (1)质量的测量：用天平测量质量。 (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。因此，只需测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s1′和s2′。若在实验误差允许的范围内m1s1与m1s1′＋m2s2′相等，就验证了两个小球碰撞前后的不变量。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (3)让小球从斜槽的不同高度处滚下，进行多次实验。 (4)器材：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、铅垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 三、实验步骤 不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1．用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 2．安装实验装置。 3．使物体发生碰撞。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 4．测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度，填入预先设计好的表格中。 5．改变碰撞条件，重复步骤3、4。 6．分别计算出两物体碰撞前后的总动量，看它们在误差允许范围内是否相等。 7．整理器材，结束实验。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 四、数据处理 将实验中测得的物理量填入如下表格。 碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2 速度 v1 v2 v1′ v2′ 动量 m1v1＋m2v2 m1v1′＋m2v2′ 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 1.方法：将表格中的m1、m2、v1、v2、v1′和v2′等数据代入m1v1＋m2v2和m1v1′＋m2v2′进行验证。 2．结论：在实验误差允许的范围内，碰撞前、后总动量的关系满足m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 五、误差分析 1．系统误差 (1)碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。 (2)碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影响是带来误差的又一个原