1.4 实验：验证动量守恒定律 学案 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

1.4 实验：验证动量守恒定律 【学习目标】 1．理解验证动量守恒定律的基本思路，能根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 【学习过程】（结合书本17-20与系统集成的新知初探与核心要点1、2完成） 【学习任务一】方案一：气垫导轨一维碰撞实验 用如图所示的装置来验证动量守恒定律。滑块在气垫导轨上运动时阻力不计，其上方挡光条到达光电门D(或E)，计时器开始计时；挡光条到达光电门C(或F)，计时器停止计时。实验主要步骤如下： a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB； b．给气垫导轨通气并调整使其水平； c．调节光电门，使其位置合适，测出光电门C、D间的水平距离L； d．A、B之间压紧一轻弹簧(与A、B不粘连)，并用细线拴住，如图静置于气垫导轨上； e．烧断细线，A、B各自运动，弹簧恢复原长前A、B均未到达光电门，从计时器上分别读取A、B在两光电门之间运动的时间tA、tB。 (1)实验中还应测量的物理量x是________________(用文字表达)。 (2)利用上述测量的数据，验证动量守恒定律的表达式是_______________(用题中字母表示)。 (3)利用上述数据还能测出烧断细线前弹簧的弹性势能Ep＝____________(用题中字母表示） 【学习任务二】方案二：平抛运动碰撞实验 实验器材：斜槽,大小相等、质量不同的小钢球两个,重垂线一条,白纸,复写纸,天平一台,刻度尺,圆规。 实验过程： 1.先用 测出两小球质量m1、m2。 2.按图示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端的切线 ,调整实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线和轨道末端的切线平行,以确保正碰后的速度方向水平。 3.在地上铺一张白纸,在白纸上铺复写纸。 4.在白纸上记下重垂线所指的位置O。 5.先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处由静止滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的落点圈在里面,圆心看作入射小球不发生碰撞,仅做平抛运动的落地点P。 6.把被碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从 滚下,使它们发生正碰,重复10次,仿步骤5求出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方程式m1·OP=m1·OM+m2·ON中,看是否成立。 9.整理实验器材并放回原处。 思考1.为保证实验结果更加准确，入射小球质量m1和被碰小球质量m2应满足什么样的关系？为什么？ 思考2.需不需要测量小球下滑的高度h和小球做平抛运动下降的高度H，为什么？ 【习题练习】 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。 (1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通过仅测量________(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多次从斜轨上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)经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。碰撞前后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶________。实验结果说明，碰撞前后总动量的比值＝________。 ( - 1 - ) 学科网（北京）股份有限公司 $$