1.4 实验：验证动量守恒定律 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦“验证动量守恒定律”，通过斜槽小球碰撞、气垫导轨滑块碰撞等实验装置，结合质量称量与速度测量（如平抛位移、光电门测速），构建从动量守恒理论到实验验证的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于融合多种实验方案，以科学探究为核心，通过斜槽实验用位移替代速度、气垫导轨用光电门测速度等设计，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。误差分析与数据处理环节强化科学态度，助力学生深化物理观念，教师可借助丰富案例提升教学实效。

实验器材。气泵、气垫导轨利用。气垫导轨可以减少摩擦力，使系统所受外力的矢量和近似为零。光电门、数字。计时器、滑块遮光片遮光片的宽度为0.5厘米。弹性碰撞架、尼龙拉扣弹、黄细线电子秤。实验。过程，实验开始前，我们需要将气垫导轨调至水平，打开气泵给导轨供气，将其中一个滑块放在导轨上，轻推滑块，注意观察两个数字计时器的示数，调整导轨下的直角。当滑块分别经过两计时器，计时器读数近似相等时，表示轨道已调至水平。导轨调平后，我们先研究碰撞的第一种情况。首先分别称量两个质量，不同滑块的质量记为MAMB。然后是装有弹性碰撞架的两个滑块，从导轨两端开始运动，迎面相碰，分别读出两滑块碰撞前后遮光片通过光电门的时间。TA冀B冀A撇，冀B撇以向右。为正方向，根据遮光片的宽度D利用公式V等于D除以T分别算出两滑块碰撞前后通过光电门的速度。VAVBVA撇、VB撇将数据记录在表格中用正负表示速度方向，再根据公式计算出两滑块碰撞前的总动量，碰撞后的总动量比较两滑块碰撞前后的总动量的大小。实验表明，发生第一种情况的碰撞时，在实验误差允许的范围内，系统的总动量不变。接下来我们研究碰撞的第二种情况，在两个滑块的碰撞端分别装上尼龙拉扣，重新称量质量记为MA。MB然后使两个滑块从导轨两端开始运动，迎面相碰。碰撞后两滑块由于拉扣的作用结合在一起，整体向一个方向运动。分别读出两滑块碰撞前遮光片通过光电门的时间，以及碰撞后整体通过其中一个光电门的时间。分别计算出两滑块碰撞前通过光电门的速度以及碰撞后整体通过其中一个光电门的速度。再根据公式分别计算出两滑块碰撞前的总动量和碰撞后的总动量，比较P初与P末的大小。实验表明发生第二种情况的碰撞时，在实验误差允许的范围内，系统的总动量不变。最后我们来研究碰撞的第三种情况，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。首先取下滑块上的尼龙扣，称量两个滑块的质量。即为ma . MB。然后我们将一个质量为五克的弹簧放在两个滑块之间，用滑块将弹簧压缩，并用细线将压缩弹簧的滑块拴紧，将两个滑块静止在轨道上两个光电门中间，他们分开之前的总动量为零。把细线烧断，两滑块向相反的方向运动，记录两滑块遮光片通过两个光电门的时间。TA撇，TB撇，计算出两滑块通过光电门的速度。VA撇、VB撇并计算出分开后的总动量。原来连在一起的两个物体由于相互之间排斥力而分开，在实验误差允许的范围内，前后的总动量不变。实验结论综合以上三种情况，我们可以得出实验结论，如果一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。 第一章 动量守恒定律 第四节 实验：验证动量守恒定律 高中物理 选必1 2026年5月20日7时37分 教师： 物理 新 课 标 五月 26 2026年5月 学习目标： 验证一维碰撞中的动量守恒 不同实验装置验证方法 实验数据处理 2026年5月 第四节 实验：验证动量守恒定律 实验：验证动量守恒定律 2026年5月 实验目的： 验证碰撞中的 实验需要测量的物理量？ 称量物体的质量m1、m2； 天平直接称量； 碰撞前后的速度：v1、v2、v1'、v2’； ①利用打点计时器测速； ②利用光电门测速； ③利用机械能守恒定律测速； ④利用平抛运动测速； 2026年5月 实验方案1： 验证斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 1、实验器材： 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、 白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板； 两种实验装置： 2026年5月 2、实验原理（M入射球> M靶球）： 用两个大小相同，质量不相等的小球的碰撞来研究动量关系； 入射小球发生碰撞前的落地点P； 碰撞后入射小球落地点的平均位置M，被碰小球落地点的平均位置N； 2026年5月 2、实验原理（M入射球> M靶球）： 用两个大小相同，质量不相等的小球的碰撞来研究动量； 要验证的关系： 2026年5月 3、实验步骤： 1）用天平称量小球质量mA、mB； 2）安装好实验装置，调整斜槽末端水平； 3）铺一张白纸，白纸上铺复写纸； 4）在白纸上记下重垂线所指的位置O； 2026年5月 3、实验步骤： 4）先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上 同一位置处由静止滚下，重复10次； 5）把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射 小球从同一位置由静止滚下 ，使它们发 生正碰，重复10次； 6）刻度尺测XOM、XOP、XON长度 ，把两小球 的质量和相应的水平位移数值代入 mAXOP=mAXOM＋mBXON，验证等式是否成立； 小球落点确定： 同一位置静止释放： 2026年5月 4、注意事项： 1)斜槽末端的切线必须水平； 2)每次下滑小球从同一位置，由静止释放； 3)两球必须大小相等，保证对心碰撞； 4)小球的落点用圆规画尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，小圆的圆心即为小球的平均落点； 5)入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是mA>mB，以免碰撞后小球反弹； 2026年5月 5、数据处理： 用转换法，将测量小球平抛的速度转换成测平抛位移； 结论： 在实验误差允许范围内，两小球组成的系统碰撞时动量守恒； 2026年5月 6、误差分析： 1）系统误差： 碰撞是否为一维碰撞； 实验是否满足动量守恒的条件； 如：斜槽末端切线方向是否水平，两碰撞球是否等大； 2）偶然误差： 主要来源于质量和速度的测量； 2026年5月 实验指导： 1-4-0验证动量守恒定律 2026年5月 实验方案2： 气垫导轨装置探究滑块碰撞时的动量守恒 1、实验装置： 注意： 1、气垫导轨，需要调节水平； 2、挡光片(宽度d应尽量小减小误差)； 气垫导轨（减少摩擦） 碰撞滑块 挡光片 光电门1 光电门2 2026年5月 2、质量、速度的测量： 1）质量的测量： 天平测量两滑块的质量m1和m2； 2）速度的测量v=d/t： d为挡光片的宽度； t为挡光片经过光电门的时间； 3）在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量； 2026年5月 3、实验方法： 1）两滑块碰撞端分别装弹性碰撞架， 得到能量损失很小的碰撞； 2）两滑块碰撞端分别装上撞针和橡皮泥， 得到能量损失最大的碰撞； 3）细线系住两个静止滑块，滑块之间夹 压缩的轻弹簧。烧断细线，弹簧片弹 开后落下，两个滑块随即向相反方向 运动；能量增大的碰撞； 2026年5月 4、数据处理： 5、实验结论： 在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统碰撞时动量守恒； 2026年5月 6、注意事项： 1）气垫导轨切忌振动、重压，严防碰伤和划伤； 禁止在不通气的情况下将滑块在轨面上滑动； 2）调整气垫导轨时要利用水平仪确保导轨水平； 2026年5月 实验指导： 1-4-1气垫导轨验证动量守恒 2026年5月 其他实验方案： 用打点计时器验证动量守恒 平衡摩擦力轻推小车B 单摆测速验证动量守恒 悬点距离2r 测量摆长L 测量摆角α、θ1和θ2 α θ1 θ2 2026年5月 课时小结： 斜槽装置末端小球碰撞验证动量守恒 天平称小球质量、刻度尺测量水平位移 气垫导轨装置滑块碰撞验证动量守恒 天平称滑块质量、光电门测量速度 2026年5月 第四节 实验：验证动量守恒定律 课时练习 2026年5月 练1：某同学设计如图所示的装置，通过半径相同的A、B两球碰撞来探究碰撞过程中的不变量； 1）碰撞B球的水平射程是 cm； 2）（多选）在以下四个选项中，必须进行的测量是 （ ） A、水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离OP B、AB两球碰撞后，各自落点位置到O点的距离OM、ON C、A、B两球的质量mA、mB D、水平槽面相对于O点的高度h 64.6 ABC 2026年5月 练2：在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，按要求安装好仪器后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、M、P、N，则下列说法中正确的是（ ） A、第一、二次入射小球的落点依次是M、P B、第一、二次入射小球的落点依次是N、P C、第二次入射小球和被碰小球将同时落地 D、第二次入射小球和被碰小球不会同时落地 C 2026年5月 练3： 如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量，已知遮光片的宽度为d，两滑块质量分别为mA和mB，开始时滑块A和B相向运动，经过光电门的时间各自为ΔtA和ΔtB，碰撞后，滑块B和A先后以ΔtB′和ΔtA′经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是： ； 2026年5月 练4：利用如图甲所示装置验证动量守恒定律。实验过程如下： 请将实验过程补充完整； 1）将打点计时器固定在长木板的一端； 2）把长木板有打点计时器的一端垫高， 微调木板的倾斜程度，直到 ， 这样做的目的是 ； 3）后面贴有双面胶的小车A静止在木板上，靠近打点计时器的小车B连着穿过限位孔的纸带； 轻推小车，小车能够沿木板匀速下滑 平衡摩擦力，使系统所受合力为零，满足动量守恒的条件 2026年5月 练4：利用如图甲所示装置验证动量守恒定律。实验过程如下： 请将实验过程补充完整； 4）接通打点计时器电源，轻推小车B， 小车B与小车A正碰粘在一起继续运动； 5）小车运动到木板末端，关闭电源，取下纸带。图乙中已标出各计数点之间的距离，小车碰撞发生在 (选填“ab段”“bc段”“cd段”或“de段”)； 6）若电源频率为50Hz，小车A的质量为0.2kg，小车B的质量为0.6kg，则碰前两小车的总动量是 kg·m/s，碰后两小车的总动量是 kg·m/s。(结果保留三位有效数字) cd段 1.16 1.08 2026年5月 练5：某同学采用如图所示的装置验证动量守恒定律。把两个大小相同的小球用长度相等的细线悬挂，使两小球球心等高且两球恰好相切。让B球静止，将A球向左拉起使其悬线与竖直方向的夹角为α，然后由静止释放A球，使它们相碰； 1）设碰后A球向左摆到最高点时细线偏离竖直方向 的角度为θ1 ，B球向右摆到最高点时细线偏离竖直 方向的角度为θ2，细线的长度为L ，A、B两球的质 量分别为m1和m2，当地的重力加速度为g，则本实验 需要测量的量有 ； A、L B、m1和m2 C、α、θ1和θ2 D、当地的重力加速度g B C α θ1 θ2 2026年5月 练5：某同学采用如图所示的装置验证动量守恒定律。把两个大小相同的小球用长度相等的细线悬挂，使两小球球心等高且两球恰好相切。让B球静止，将A球向左拉起使其悬线与竖直方向的夹角为α，然后由静止释放A球，使它们相碰； 2)取水平向右为正方向，则碰撞前瞬间系统的动量 p= ； 碰撞后瞬间系统的动量 p′= ； 若碰撞前后动量守恒，则p p′(填“<”“>”或“=”)。 3)本实验 (填“必须”或“不必”)满足条件mA<mB。 = 必须 α θ1 θ2 2026年5月 2026年5月 Sheet1 实验次数n 入射小球m1/g 被碰小球m2/g OP /cm OM /cm ON /cm 碰前动量 m1.OP 碰后动量m1OM+m2ON 1 45.0 7.5 44.80 35.20 55.60 2016.00 2001.00 2 44.83 35.31 55.62 2017.35 2006.10 3 44.78 35.19 55.55 2015.10 2000.18 Lavf58.29.100 Sheet1 两物体碰撞后分离（弹性碰撞、非弹性碰撞） 实验次数n 入射小球m1/g 被碰小球m2/g A碰前Va0 cm/s B碰前Vb0 cm/s A碰后Va1 cm/s B碰后Vb1 cm/s 碰前 动量PO 碰后 动量P 1 275.5 175.5 56.0 0.0 12.8 67.3 15428.0 15337.6 2 74.0 0.0 16.5 89.2 20387.0 20200.4 3 92.0 0.0 22.7 108.3 25346.0 25260.5 Sheet1 两物体碰撞后粘合为一体（完全非弹性碰撞） 实验次数n 入射小球m1/g 被碰小球m2/g A碰前Va0 cm/s B碰前Vb0 cm/s A碰后Va1 cm/s B碰后Vb1 cm/s 碰前 动量PO 碰后 动量P 1 270.0 168.0 79.0 0.0 45.8 45.8 21330.0 20060.4 2 89.0 0.0 54.1 54.1 24030.0 23695.8 3 142.4 0.0 87.4 87.4 38448.0 38281.2 Lavf60.4.100 $用天平测出两个小球的质量，质量较大的为入射小球在水平地面上铺白纸，白纸上铺布写纸，让入射小球从斜槽上静止滚下，重复十次。把被碰小球放在斜槽末端。绕入射小球从斜槽上同一位置静止滚下，并与被碰小球发生正碰。重复十次。用尽可能小的原浆对应小球落点圈，在里面标出相应圆心角。用刻度尺量出铅垂线在白纸上的竖直投影，点到各圆心的距离。将数据填入表格，验证动量守恒定律。