1.4 实验：验证动量守恒定律 导学案-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

通过与之有线性关系又容易观察的物理量来测量不直观的物理量，是一种测量物理量的常用方法. 高一物理学教评一体化学习设计 编者：秦海霞 审核: 高一物理组 日期： 1.4实验：动量守恒定律 【课标要求】 通过实验，理解动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。 【学习目标】 1.能依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。 3.能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论 4.坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误 【情景设计】 1.动量守恒定律的适用条件___________________________________________________。 2.在现实生活中，或者说在实验室中，我们很难排除接触面摩擦力的作用，如何尽可能地减小接触面摩擦力的影响?___________________________________________________ 3.你设计的实验中哪些物体组成了要研究的系统?_________________________________ 4.你认为你设计的实验方案中有哪些好的想法?__________________________________ 请把你的实验方案画在下方 5. 听了其他同学的设计方案，你认为你的方案有需要改进的地方吗? 【问题体验1】 1.利用如教材图所示的装置进行实验。滑块在气垫导轨上进行碰撞，系统的动量_____(填“是”或“否”)一定守恒。 2.如何调节才能使气垫导轨水平?又怎么判断?____________________________________ 3.一次实验中，两个数字计时器共记录了____个数据,第____个数据表示碰撞前光电门的挡光时间，第____个表示碰撞后光电门的挡光时间。 4.请在下面设计数据记录表。小车A的质量mA=______kg，小车B的质量mB=______kg 实验序号 相互作用前 相互作用后 作用前总动量 作用前总动量 v1 v2 v1’ v2’ m1v1+m2v2 m1v1’+m2v2’ 1 2 3 5.分析比较系统碰撞前后的动量数值，你有什么发现?______________________________ 6.若将滑块上的两个弹性碰撞架分别换成上右图撞针与橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体，动量______(填“是”或“否”)守恒。 7.原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。这种情况可以通过下面的方式实现。在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相____方向运动。此时数据该怎样记录?__________________________________________ 【归纳总结1】 1．实验器材：气垫导轨、______________、天平、________(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。 2．实验原理： (1)调整导轨使之处于________状态，并使光电计时器系统正常工作。 (2)速度的测量：记录光电门挡光片的宽度Δx以及光电计时器显示的挡光时间Δt，利用公式v＝______计算出两滑块碰撞前后的速度。 （3）滑块的质量用__________直接测量。 3.数据记录与处理 (1)规定正方向，碰撞前后速度的方向与正方向相同为______，反之________。 (2)通过计算碰撞前后的总动量，检验是否满足动量守恒定律。 【达标检测1】 4-1如图1.4-6 甲，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力， 使小车能在木板上做匀速直线运动。小车A 前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通打点计时器电源后，让小车A 以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B 相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50 Hz，得到的纸带如图1.4-6 乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。 ( A B C D E 11.00 17.12 13.75 11.40 (cm) ) （1）图中的数据有AB、BC、CD、DE 四段， 计算小车A 碰撞前的速度大小应选哪段？计算两车碰撞后的速度大小应选哪段？为什么？ （2）若小车A 的质量为0.4 kg，小车B 的质量为0.2 kg，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是多少？碰后两小车的总动量是多少？ 【问题体验2】 1. 利用如图所示的装置进行实验。本实验利用什么原理测量两个小球碰撞前后的速度?______________________ 2.对于斜槽的放置____(填“有”或“无”）要求，若有，如何调节?你怎么判断斜槽的末端已经水平? ______________________________________________ 3. 对两个小球的质量与大小有无要求?____球应作为被碰小球。 4. 观察小球的落点，你能用一次实验的数据来得出实验结果吗?如果不能，你怎样操作? 5. 若要获取多组数据求平均落点，对入射小球的释放位置有无要求? 6.一定要根据水平位移和下落高度求出各小球碰撞前后的速度吗?你有什么想法? 【归纳总结2】研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 1．实验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量______同的小球，重垂线，复写纸，白纸，________，__________，圆规，三角板等。 2．实验的基本思想——转化法：不易测量量转化为易测量量的实验设计思想。 3．实验步骤： （1）取两个大小相同的小球，用_______测出它们的质量m1，m2 （2）按图所示安装好实验装置并使斜槽末端切线__________。 （3）在地上铺一张白纸，在白纸上铺放_______纸。 （4）在白纸上记下______线所指的位置 O（图1-4-3），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______滚下，重复 10 次，用圆规画一个尽可能小的_______，把所有的小球落点圈在里面，_______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_____端，让入射小球从____同高度由______滚下，使它们发生_____碰，重复 10 次，仿照上一步骤得到入射小球落地点的平均位置_____和被碰小球落地点的平均位置________（图 1-4-4）。 （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。在这个实验中也可以不测量速度的具体数值。做平抛运动的小球落到地面，它们的下落高度相同，飞行时间也就相同。因此，小球碰撞后的速度之比就等于它们落地时飞行的水平距离之比。根据这一思路，把两小球的质量和相应的数值代入 ____________________________，看看是否成立。 【达标检测2】 4-2某同学用图1.4-5 所示的实验装置和实验步骤来验证动量守恒定律，小球1 的质量为m1，它从斜槽上某点滚下，离开斜槽末端时的速度记为v1（称为第一次操作）；小球2 的质量为m2，小球1 第二次从斜槽上原位置滚下， 跟小球2 碰撞后离开斜槽末端的速度分别记为v1′和v2′（称为第二次操作）。实验所验证的计算式为 （1）如果第二次操作时，小球1 从斜槽上开始滚下时位置比原先低一些，这将会影响计算式中哪个或哪几个物理量？如果其他的操作都正确，实验将会得到怎样的结果？说明道理。 （2）如果在第二次操作时，发现在第一次操作中，槽的末端是不水平的，有些向上倾斜， 于是把它调为水平，调整后的斜槽末端离地面高度跟原来相同。然后让小球在斜槽上原标记位置滚下进行第二次操作，分析时仍然和第一次操作的数据进行比较，其他实验操作都正确， 且调节斜槽引起小球在空中运动时间的变化可忽略不计。该实验可能会得到怎样的结果，说明道理 【自我评价】你对自己本节课的知识掌握、课堂表现作何评价？ ( 1-3- 2 ) ( 1-3- 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$