1.4 实验：验证动量守恒定律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二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）

4. 实验：验证动量守恒定律 　　　　 第一章　动量守恒定律 学习目标 学科 知识 1.研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 2.研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 学科 能力 1.知道验证动量守恒定律的实验方法有哪些 2.知道验证过程中需要测量的物理量及其测量方法 3.对数据应用列表法进行整理 4.知道验证动量守恒定律实验的注意事项 学科 素养 通过对实验的设计、实验操作步骤的熟练掌握，培养学生的科学探究能力。通过对实验数据的处理，分析实验误差，提高学生的科学思维能力，树立科学的态度与责任意识 实验探究 应用拓展 细研过程 梳理要点 课时精练 内 容 索 引 细研过程 梳理要点 索引 一、实验目的 1．验证碰撞中的动量守恒。 2．学会本实验中的数据处理方法。 二、实验原理与方法 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否相等。 三、实验器材 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 斜槽、小球(两个小球大小相等，质量不同)、天平、复写纸、白纸、直 尺等。 四、实验过程 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1．测质量：用天平测出滑块的质量。 2．安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。 3．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)。 4．验证：一维碰撞中的动量守恒。 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 1．测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。 2．安装：按照如图甲所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。 3．铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下铅垂线所指的位置O。 4．放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，如图乙所示。圆心P就是小球落点的平均位置。 5．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤4中的高度)自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。如图乙所示。 6.验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。记录测量数据。最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立。 7．整理：将实验器材放回原处。 五、数据处理 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1．滑块速度的测量：v＝ ，式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。 2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。 六、误差分析 1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求。 (1)碰撞是否为一维。 (2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，用长木板实验时是否平衡掉摩擦力，两球是否等大等。 2．偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的 测量。 七、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验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平。 (2)若利用斜槽末端小球的碰撞进行验证 ①斜槽末端的切线必须水平； ②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放； ③选质量较大的小球作为入射小球； ④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。 3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变。 索引 实验探究 应用拓展 索引 (2022·山东肥城高二期中)如图甲所示为“验证动量守恒定律”的实验装置，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B, A、B的质量分别为m1和m2，遮光板的宽度相同。实验中，用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2。 一 教材原型实验 例1 (1)图乙为用螺旋测微器测遮光板宽度d时的情景，由该图可知其示数为__________________mm。 3.507(3.507～3.509) (1)由题图乙可得，螺旋测微器的固定刻度读数为3.5 mm，可动刻度读数为0.01×0.7 mm＝0.007 mm，则其示数为