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

学习任务单 课程基本信息 学科 高中物理 年级 学期 课题 人教版 物理选择性必修第一册 第一章 第4节 实验：验证动量守恒定律 学生信息 姓名 学校 班级 学号 学习目标 目标一：回顾动量守恒定律的内容及适用条件； 目标二：掌握动量定律的适用范围； 目标三：会用实验验证动量守恒定律； 目标四：了解几个常用的验证动量守恒的实验装置及步骤； 课前学习任务 1. 阅读教材17-20页； 2. 完成练习册上的课前预习部分. 课上学习任务 【学习任务一】回顾动量守恒定律的内容及适用条件 思考： 问题一：动量守恒定律的内容及适用条件是什么？ 问题二：想一想，如何通过实验来验证动量守恒定律？ 【学习任务二】实验验证动量守恒定律 设计实验： 1、实验中那些物体组成了要研究的系统？ 2、如何创造实验条件，时系统所受外力的矢量和近似为0？ 3、需要测量那些物理量？生活中有哪些物体受到滑动摩擦力？ （一）实验目的： 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路； 2．探究一维碰撞中的不变量． （二）实验目的： 1．碰撞中的特殊情况——一维碰撞 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动． 2.追寻不变量 猜想与假设： 通过实验探究寻找碰撞前后的不变量，可能是什么关系？ 猜想一： ； 猜想二： ； 猜想三： ； 3. 实验方案设计： 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： (1)质量的测量：用 测量。 (2)速度的测量：利用公式 ，式中∆x为滑块(挡光片)的宽度，∆t为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门时对应的时间。 (3)利用 方法改变碰撞物体的质量。 (4)实验方法． ①用细线将弹簧压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧弹开，两个滑块随即向相反方向运动(图甲)。 ②在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图乙)，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，把两个滑块连成一体运动(图丙)，这样可以得到能量损失很大的碰撞。 例 在利用气垫导轨验证动量守恒时，用到的测量工具有(　　) A．停表、天平、刻度尺 B．弹簧测力计、停表、天平 C．天平、刻度尺、光电计时器 D．停表、刻度尺、光电计时器 方案二：利用等长悬线悬挂等大小的小球碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据 算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度，根据 算出碰撞后对应的两小球的速度。 (3)不同碰撞情况的实现：用 方法增大两小球碰撞时的能量损失。 例 在利用等长悬线悬挂等大小的小球碰撞验证动量守恒时，用到的测量工具有(　　) A．停表、天平、摆球、细线、铁架台 B．铁架台、坐标纸、停表、天平、摆球 C．天平、刻度尺、摆球、细线 D．细线、摆球、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布 方案三：利用小车在光滑长木板上碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：v＝，式中∆x是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量。∆t为小车经过∆x所用的时间，可由打点间隔算出。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。 (3)碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。 例 在利用小车在光滑长木板上碰撞验证动量守恒时，用到的测量工具有(　　) A．长木板、天平、小车、细线、打点计时器 B．铁架台、撞针、天平、小车、橡皮泥 C．天平、打点计时器、小车、纸带 D．长木板、打点计时器、纸带、小车、天平、撞针、橡皮泥 方案四：利用斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：由于小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间 。如果用小球的飞行时间做时间单位，那么小球废除的水平距离在数值上就等于它的水平 。因此，秩序测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中废除的水平距离lOP，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中废除的水平距离lOM