第一章 第四节 实验：验证动量守恒定律-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

2022版·物理必修第二册 物理·选择性必修第一册 第一章 动量守恒定律 第四节 实验：验证动量守恒定律 天平 光电门 宽度 m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2 较大 较小 平抛运动 天平 静止 同一 m1·OP＝m1·OM＋m2·ON 　高效导学第一步　预习新知，理清实验过程 一、实验目的 1．通过实验用不同的方法探究碰撞中的动量守恒。 2．领会探究碰撞中动量守恒的基本思路。 3．通过实验得到一维碰撞中的动量守恒定律的表达式。 二、实验原理与设计 1．实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。 方案二：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。 2．实验思路与物理量的测量 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 (1)质量的测量：用____测量。 (2)速度的测量：v＝ eq \f(d,Δt) ，式中的d为滑块上挡光板的____，Δt为数字计时器显示的滑块上的挡光板经过______的时间。 (3)碰撞情景的实现：如图所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。 (4)验证的表达式：________________________________ (注意速度的矢量性) 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 如图甲所示，让一个质量____的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽末端的另一质量____的同样大小的小球发生正碰，之后两小球都做________。 (1)质量的测量：用____测量。 (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。如果以小球的飞行时间为单位时间，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。只要测出不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离OP，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离OM和ON，就可以表示出碰撞前后小球的速度。 (3)碰撞情景的实现： ①不放被碰小球，让入射小球m1从斜槽上某一位置由____滚下，记录平抛的落点P及水平位移OP。 ②在斜槽水平末端放上被碰小球m2，让m1从斜槽____位置由静止滚下，记下两小球离开斜槽做平抛运动的落点M、N及水平位移OM、ON。 (4)验证的表达式：_____________________________________。 三、实验步骤 不论采用哪种方案，实验过程均可按以下实验方案合理安排，参考步骤如下： 1．用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2。 2．安装实验装置。 3．使物体发生一维碰撞。 4．测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度。 5．改变碰撞条件，重复步骤3、4。 6．进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的“不变量”。 7．整理器材，结束实验。 四、数据处理 将实验中测得的物理量填入表中，填表时需注意物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反的情况。 项目 碰撞前 碰撞后 质量m/kg m1 m2 m1 m2 速度v/(m·s－1) v1 v2 v1′ v2′ mv/(kg·m·s－1) m1v1＋m2v2 m1v1′＋m2v2′ 实验得出的结论 五、误差分析 1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即： (1)碰撞是否为一维碰撞。 (2)实验中是否合理控制实验条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验时是否平衡摩擦力。 2．偶然误差：主要来源于对质量m和速度v的测量。 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 考点一　实验原理和实验操作 [例1] 小明同学在做“验证动量守恒定律”的实验中，所用装置如图甲所示。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点，回答以下问题： (1)实验室的老师为小明同学准备了一些实验仪器，本实验中需要的是_____。 A．秒表 B．天平 C．刻度尺 D．打点计时器 (2)为了完成本实验，下列必须具备的实验条件或操作步骤是________。 A．斜槽轨道末端的切线必须水平 B．入射球和被碰球大小必须相同 C．入射球和被碰球的质量必须相等 D．必须测出桌面离地的高度H (3)小明同学在实验中正确操作，认真测量，得出的落点情况如图乙所示，则入射球质量和被碰球质量之比为________。 解析：(1)本实验中由于平抛运动高度相同，运动时间相同，故不需要测量时间，A错误；验证动量守恒，需要计算动量，故需要测量质量，B正确；实验中需要测量落点到抛出点的水平距离，故需要刻度尺，C正确；实验中不需要处理纸带，故不需要打点计时器，D错误。 (2)实验是通过平抛运动研究问题，故槽口末端必须水平，A正确；两球