第1章 第4节 实验：验证动量守恒定律（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

(4)验证：一维碰撞中的动量守恒。 (3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。 (4)在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示两小球做平抛运动的初始位置的水平投影。 (5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高度处静止滚下，重复10次，用圆规画一个尽可能小的圆，把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生直接平抛的落地点P。 (6)把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度由静止滚下，使它们发生正碰，重复10次，仿照步骤(5)得到入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。 (7)过O和N在纸上作一直线。 (8)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。把两小球的质量和相应的数值代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看看是否成立。 (9)整理实验器材放回原处。 3．数据处理 验证得表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON 误差分析   产生原因 减少方法 偶然误差 质量m和速度v的测量、读数 采取多次测量求平均值 系统误差 (1)碰撞是否为一维碰撞。 (2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，斜槽末端切线是否水平 设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件。 注意事项 1．前提条件 碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2．方案提醒 (1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。 (2)若利用斜槽小球碰撞应注意： ①斜槽末端的切线必须水平。 ②把被碰小球放在斜槽末端。 ③入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 ④选质量较大的小球作为入射小球。 ⑤实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。 二、他版教材实验多融通 (一)人教版教材实验方案　 [差异解读] 1．小球为半径相同的钢球和玻璃球。 2．斜槽轨道固定在铁架台上，而教科版是固定在桌子上。 [典例1]　如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 实验原理与操作 (1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量__________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。 A．小球开始释放高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程 (2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。 接下来要完成的必要步骤是__________。(填选项前的符号) A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON (3)若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式为______________________[用(2)中测量的量表示]。 [答案]　(1)C　(2)ADE　 (3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP (1)要保证入射小球和被碰小球发生对心碰撞，两个小球的半径应相等。 (2)要保证入射小球和被碰小球碰后均做平抛运动，斜槽末端切线必须水平。 (3)确定小球落点的平均位置时，应用尽可能小的圆把各个落点圈住，而偏离较远的点舍去，不考虑。　　 [典例2]　在“探究碰撞中的不变量”实验中常会用到气垫导轨，导轨与滑块之间形成空气垫，使滑块在导轨上运动时几乎没有摩擦。现在有滑块A、B和带竖直挡板C、D的气垫导轨，用它们探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)。 采用的实验步骤如下： a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB； b．调整气垫导轨使之水平； c．在A、B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上； d．用刻度尺测出A的左端至挡板C的距离L1； 数据处理和误差分析 e．按下电钮放开卡销，同时开始计时，当A、B滑块分别碰撞挡板C、D时结束计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。 (1)实验中还应测量的物理量及其符号是________。 (2)若取A滑块的运动方向为正方向，则放开卡销前，A、B两滑块质量与速度乘积之和为________；A、B两滑块与弹簧分离后，质量与速度乘积之和为________。若这两个和相等，则表示该乘积即为“碰撞中的不变量”。 (3)实际实验中，弹簧作用前后，A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，可能产生误差的原因有________。 A．气垫导轨不完全水平 B．滑块A、B的质量不完全相等 C．滑块与导轨间的摩擦力不真正为零 D．质量、距离、时间等数据的测量有误差 1．[实验