1.4 实验：验证动量守恒动量（教学设计）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦动量守恒定律，通过提问守恒条件和公式导入，衔接上节课动量定理与牛顿运动定律的理论证明，引出实验验证需求，构建理论到实验的学习支架，帮助学生深化理解。 资料特色在于四种实验方案（气垫导轨、平抛、单摆、打点计时器），通过控制变量、数据处理、误差分析培养科学探究能力，模型建构与矢量运算训练提升科学思维，实验与理论结合强化物理观念。助力学生提升实验操作与问题解决能力，为教师提供丰富教学资源和分层指导思路。

第3节 动量守恒定律（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第3节 动量守恒定律 教学 目标 物理观念 学生已提前掌握系统、内力、外力基础概念，本节课依托实验进一步深化运动相互作用观念：能结合实验装置受力分析，巩固核心规律 —— 系统合外力为零（单方向合外力为零、内力远大于外力）时总动量守恒；清晰区分二者作用差异：内力仅交换系统内物体动量，不会改变系统总动量，外力才是总动量发生变化的原因；结合实验场景串联动量定理与动量守恒，完善相互作用的完整知识体系。 科学思维 以碰撞实验为载体开展逻辑推理与模型建构，熟练运用整体法、隔离法拆分研究系统；能结合实验场景分辨三类动量守恒适用条件，规范完成动量矢量正负运算；可拆解碰撞、弹射等实验过程分段列式计算，区分弹性、非弹性碰撞模型；能将实验总结的守恒模型迁移到多体相互作用问题，形成模型化、条理化的解题思维。 科学探究 以气垫导轨碰撞、小车弹簧弹射为探究载体，运用控制变量法，改变物体质量、初速度、系统受力开展分组实验；规范完成质量、速度的数据测量与记录，对比碰撞前后总动量数值，分析摩擦、空气阻力带来的实验误差；通过实测数据自主归纳动量守恒成立条件，对比不同碰撞类型的数据差异，自主总结定律适用范围。 科学态度 与责任 实验计算中严格遵守矢量运算规范，客观看待各类阻力造成的数据偏差，如实记录原始数据，养成严谨求实、尊重实验事实的科学习惯；结合航天器对接、火箭反冲、生活碰撞实例，感受动量守恒在航天、工业、微观研究中的实用价值；体会物理实验规律服务工程生产的意义，树立学以致用、以物理知识助力科技发展的责任意识。 教学重难点 教学重点： 1. 实验设计、操作与数据处理，实验中动量守恒条件判断。 2.由实验结论认识动量守恒定律的普适性 教学难点： 辨析实验系统内力、外力；矢量运算、结合碰撞实验列式分析与误差解读 教学过程 教师活动 学生活动 提出问题： 1.系统动量守恒的条件是什么？ 对学生回答的条件进行标记总结，帮助学生理解。 提出问题： 2.系统满足动量守恒定律的公式是什么？ 引导学生思考：上一节课我们分别通过动量定理和牛顿运动定律两个不同的角度，理论上证明了动量守恒定律，那么我们如何通过实验来加以验证呢？ 学生回答动量守恒定律的条件： (1)系统不受外力； (2)系统受到外力，但外力的合力为零； (3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒； (4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒。 新课讲授 一、实验思路 问题：生活中什么样的过程可以尽可能的满足动量守恒的条件？ 碰撞过程——尽管生活中碰撞的物体所受合外力不能为零，但在这一过程中往往内力远大于外力，我们可以近似认为碰撞满足动量守恒定律的条件。 学生尝试回答问题并与其他同学交流。 新课讲授 二、物理量的测量 1. 根据动量守恒定律的表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'，实验中我们需要测量哪些物理量？ 2.如何测两个物体的质量？ 3.如何测量物体碰撞前后的速度？根据你所学以往知识能说出几种？ 学生回答： （1）测量物体的质量：m1和m2 （2）测量物体碰撞前后的速度：v1、v2、v1'、v2' 回答问题： 物体质量可用天平直接测量 回答问题： （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 新课讲授 三、数据分析 提出问题： 利用碰撞进行验证动量守恒定律时，在数据分析上会存在哪些困难，我们如何设计实验才能方便数据分析？ 教师总结： 动量是矢量，在计算两物体碰撞前后动量之和时可能设计用到平行四边形法则，这在计算上难度大，为了减少数据分析困难，我们可以利用碰撞前后物体都在同一直线上运动（一维碰撞问题） 学生回答尝试回答并交流。 新课讲授 四、方案设计 （一）实验器材 展示：可供选择的实验器材： 提问：你是否可以从以上器材中选择其中的一些，设计除符合要求的实验方案来？ （2） 方案设计 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 实验器材： 设计思路： （1）如何调整使系统合外力为0？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 教师在学生回答问题基础上和学生一起归纳实验步骤： (1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 (2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。 (3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或。 (4)使两滑块依次发生上图三种碰撞情况，计算滑块碰撞前后的速度。 (5)改变滑块质量，重复步骤(4)。 (6)整理实验仪器，数据处理，寻找守恒量。 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出： mA＞mB , 运动滑块A撞击静止滑块B。 mAv1=mAv2+mBv3 运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。 mAv=(mA+mB)v共 两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右 0=mAvA-mBvB 实验结论 在实验误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒。 注意事项： 利用该实验进行实验时，应怎样注意哪些事项？ 教师在学生回答的基础上总结注意事项： （1）保证是一维碰撞。 （2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平仪。 （3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。 （4）考虑到速度的矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 实验器材： 设计思路： （1）该实验动量守恒的条件是什么？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤： (1)先用天平称量出两个小球的质量m1、m2。 (2)安装好实验装置，注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。 (3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。 (4)在白纸上记下重垂线所指的位置 O，它表示入射小球 m1碰撞前球心的竖直投影点。 (5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一位置处静止滚下，重复 10 次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点。 （6）把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球从同一位置静止滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，同理求出入射小球落点的平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置N。 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出： 用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。 实验结论 m1OP＝m1OM＋m2ON 结论:碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。 利用该实验进行实验时，应怎样注意哪些事项？ 教师在学生回答的基础上总结注意事项： （1）斜槽末端要切线要水平； （2）每次小球下滑要从同一位置处由静止释放； （3）要保证对心碰撞，两球必须大小相等； （4）小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面，该小圆的圆心即为小球的平均落点 ； （5） 入射小球的质量m1和被碰小球的质量m2的大小关系是m1 > m2 。 方案三：单摆测速验证动量守恒 实验器材： 设计思路： （1）该实验动量守恒的条件是什么？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤： (1)先用天平称量出两个小球的质量m1、m2。 (2)安装好实验装置，注意使两球球心在同一水平线上。 (3)现将A球拉开让细绳与竖直方向夹角为θ，然后将细绳由静止释放，然后让其与B球相撞，然后记下AB组合达到最高点时细绳与竖直方向的夹角β。 (4)记录对应的θ和β。 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出验证以下结就可以得出结论： 实验结论 结论:碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。 方案四：用打点计时器验证动量守恒 实验器材 问题 （1）如何调节使该实验装置动量守恒？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤 1)先用天平称量出两个小车的质量m1、m2。 (2)安装好实验装置，注意使两小车重心在同一水平线上。 (3)将规定带有打点计时器的一端垫高，将小车放在轨道上，轻轻推动小车，让小车在轨道上做直线运动。 (4)将纸带穿过打点计时器并固定在小车A的一端，让小车B静止的放置在木板上； （5）先接通电源，再释放纸带，接着与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体继续运动； （6)关闭电源，取下纸带，换上新纸带，重复步骤(4)(5)(6)，选出较理想的纸带如图乙所示； 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出验证以下结就可以得出结论： 实验结论 在实验误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒。 学生选择实验器材、设计自己的实验方案并与其他同学进行交流。 学生在老师提出的设计思路再次完成实验方案设计。 学生和教师一起归纳实验步骤。 学生尝试回答数据分析方法。 学生对实验注意事项提出自己的想法并交流。 学生在老师提出的设计思路再次完成实验方案设计。 学生和教师一起归纳实验步骤。 学生尝试回答数据分析方法。 学生对实验注意事项提出自己的想法并交流。 学生在老师提出的设计思路再次完成实验方案设计。 学生和教师一起归纳实验步骤。 学生尝试回答数据分析方法。 学生在老师提出的设计思路再次完成实验方案设计。 学生和教师一起归纳实验步骤。 学生尝试回答数据分析方法。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离xP。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN。 完成下列填空： (1) 记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma__________mb(填“>”或“<”)； (2) 如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式__________，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中，用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是__________。 2.某学习小组设计了如下碰撞实验来探究动量守恒及其中的能量损耗问题，实验装置如图甲所示。滑块A、B的质量均为0.20kg，滑块A右侧带有自动锁扣，左侧与穿过打点计时器（图中未画出）的纸带相连，滑块B左侧带有自动锁扣，已知打点计时器所接电源的频率。将A、B两个滑块放置在水平气垫导轨上，调整好实验装置后，启动打点计时器，使滑块A以某一速度与静止的滑块B相碰并黏合在一起运动，纸带记录的数据如图乙所示。(以下各小题，计算结果均保留2位有效数字) (1)根据纸带记录的数据，得出A与B碰撞前的速度大小　　　m/s，碰撞后的速度大小　　　m/s。 (2)碰撞前系统动量大小　　　，碰撞后系统总动量大小　　　，在实验误差范围内，若　　　(填“＞”“＜”或“＝”)，则碰撞过程动量守恒。 (3)滑块A与B碰撞过程中，系统损失的动能为　　　J。 3.为了验证动量守恒定律，某实验小组的同学设计了如图1所示的实验装置，将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好。滑块1上装有撞针，滑块2上装有橡皮泥(如图2所示)，它们的上端装有宽度均为的遮光片，测得滑块1、2（包含遮光片、撞针、橡皮泥）的质量分别为和。 (1)打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，滑块通过光电门1、2的时间分别为、，当t1　　　　t2(选填“<；”“=”或“>；”)时，可认为气垫导轨水平； (2)将滑块1放在光电门1左侧，将滑块2放在光电门2的右侧，轻推两滑块，使它们相向运动并在两光电门之间的某位置发生碰撞，碰前光电门1、2记录的挡光时间分别为、且，碰后光电门1记录了两个挡光时间均为，光电门2无数据输出。可判断出　　　　(选填“<；”“=”或“>；”)，在误差允许的范围内，若满足关系式　　　　（用本小题给出的符号表示），则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。 4.某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：由相同材料制成的A、B两个小车，在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续运动。他设计的装置如图甲所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。 (1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距(已标在图上)。0为运动的起点，则应选____________段来计算A碰前的速度，应选__________段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“01”“12”“23”或“34”)。 (2)已测得小车A的质量m1＝0.6kg，小车B的质量m2＝0.3kg，则碰前两小车的总动量为________kg·m/s，碰后两小车的总动量为_________kg·m/s。 5.某科学兴趣小组同学用如图所示的装置验证“动量守恒定律”。实验步骤如下： ①用细绳将大小相同、质量分别为mA和mB的小球A和B悬挂在天花板上； ②在A、B两球之间放入少量炸药，引爆炸药，两球反方向摆起，用量角器记录两细绳偏离竖直方向的最大夹角分别为； 试回答下列问题： (1)实验中所用两细绳长度应      （填“相等”或“不相等”）。 (2)若两球爆炸过程动量守恒，应满足的表达式为      （用mA、mB、、表示）。 (3)另一小组同学用该实验装置想探究两小球间的碰撞是否是弹性碰撞，实验步骤如下： ①小球B竖直静止，将小球A拉起一定角度，由静止释放； ②小球A和小球B发生正碰之后，小球A被弹回，用量角器测出悬挂小球B的细绳能摆起的与竖直方向的最大夹角； ③多次改变初始的值，使得悬挂小球B的细绳摆起的最大角度发生变化，记录多组、值，以为纵轴，为横轴，绘制图像； ④该小组实验中需保证两小球的质量满足：mA      mB（选填“>”、“<”或“=”）。 6.在验证碰撞过程中的动量守恒实验中，小花同学的实验装置如图甲：将气垫导轨放置在水平桌面上，气垫导轨右侧支点高度固定，左侧支点高度可调节，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，滑块A、B两侧带有粘性极强的物质，上方固定宽度均为的遮光条，测得滑块A、B(包含遮光条)的质量分别为和。 (1)如图乙，用游标卡尺测得遮光条宽度                  。设遮光条通过光电门的时间为，则滑块通过光电门的速度                  (用表示)。 (2) 在调节气垫导轨水平时，该同学开启充气泵，将一个滑块轻放在导轨上，发现它向左加速运动。此时，应调节左支点使其高度                  (选填“升高”或“降低”)。 (3)气垫导轨调节水平后，将滑块B静置于两光电门之间且靠近光电门2的右侧一端，滑块A置于光电门1右侧，用手轻推一下滑块A，使其向左运动，与滑块B发生碰撞后粘连在一起向左运动，并通过光电门2。光电门记录下滑块A的遮光条通过光电门1的时间为和两滑块一起运动时滑块B的遮光条通过光电门2的时间为。实验中若等式                  (用和表示)成立，即可验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒。 板 书 设 计 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 方案三：单摆测速验证动量守恒 方案四：用打点计时器验证动量守恒 数据分析 实验思路 实验：验证动量守恒动量 物理量的测量 方案设计 课 堂 小 结 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 方案三：单摆测速验证动量守恒 方案四：用打点计时器验证动量守恒 数据分析 实验思路 实验：验证动量守恒动量 物理量的测量 方案设计 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 一、优点 1.紧扣核心素养，衔接理论与实验，清晰讲解动量守恒适用条件、矢量运算规则，重难点突出。 2.展示气垫导轨、平抛、打点计时器等多种实验方案，拓宽学生思路，对比不同实验模型，提升知识迁移能力。 3.以问题引导探究，强调实验操作规范，培养学生严谨的实验态度。 二、缺点 1.实验方案讲解偏多，学生动手实操时间不足，部分学生未能完整完成实验。 2.分层教学不到位，学困生对速度推导、矢量运算理解困难。 3.误差分析讲解浅显，缺少深度探究；课堂互动形式单一，学生自主思考空间不足。 4.矢量运算训练偏少，学生易出现符号错误。 三、改进方向 1.拆分实验内容，合理分配课时，预留充足时间让学生分组实操、重复测量。 2.组建互助小组，分步拆解难点知识，针对性辅导学困生，布置分层练习。 3.增设误差分析讨论环节，引导学生分析误差来源并思考改进办法。 4.增加开放性问题与课堂演算练习，强化矢量运算，鼓励学生自主思考、优化实验。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 动量守恒定律（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第3节 动量守恒定律 教学 目标 物理观念 学生已提前掌握系统、内力、外力基础概念，本节课依托实验进一步深化运动相互作用观念：能结合实验装置受力分析，巩固核心规律 —— 系统合外力为零（单方向合外力为零、内力远大于外力）时总动量守恒；清晰区分二者作用差异：内力仅交换系统内物体动量，不会改变系统总动量，外力才是总动量发生变化的原因；结合实验场景串联动量定理与动量守恒，完善相互作用的完整知识体系。 科学思维 以碰撞实验为载体开展逻辑推理与模型建构，熟练运用整体法、隔离法拆分研究系统；能结合实验场景分辨三类动量守恒适用条件，规范完成动量矢量正负运算；可拆解碰撞、弹射等实验过程分段列式计算，区分弹性、非弹性碰撞模型；能将实验总结的守恒模型迁移到多体相互作用问题，形成模型化、条理化的解题思维。 科学探究 以气垫导轨碰撞、小车弹簧弹射为探究载体，运用控制变量法，改变物体质量、初速度、系统受力开展分组实验；规范完成质量、速度的数据测量与记录，对比碰撞前后总动量数值，分析摩擦、空气阻力带来的实验误差；通过实测数据自主归纳动量守恒成立条件，对比不同碰撞类型的数据差异，自主总结定律适用范围。 科学态度 与责任 实验计算中严格遵守矢量运算规范，客观看待各类阻力造成的数据偏差，如实记录原始数据，养成严谨求实、尊重实验事实的科学习惯；结合航天器对接、火箭反冲、生活碰撞实例，感受动量守恒在航天、工业、微观研究中的实用价值；体会物理实验规律服务工程生产的意义，树立学以致用、以物理知识助力科技发展的责任意识。 教学重难点 教学重点： 1. 实验设计、操作与数据处理，实验中动量守恒条件判断。 2.由实验结论认识动量守恒定律的普适性 教学难点： 辨析实验系统内力、外力；矢量运算、结合碰撞实验列式分析与误差解读 教学过程 教师活动 学生活动 提出问题： 1.系统动量守恒的条件是什么？ 对学生回答的条件进行标记总结，帮助学生理解。 提出问题： 2.系统满足动量守恒定律的公式是什么？ 引导学生思考：上一节课我们分别通过动量定理和牛顿运动定律两个不同的角度，理论上证明了动量守恒定律，那么我们如何通过实验来加以验证呢？ 学生回答动量守恒定律的条件： (1)系统不受外力； (2)系统受到外力，但外力的合力为零； (3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒； (4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒。 新课讲授 一、实验思路 问题：生活中什么样的过程可以尽可能的满足动量守恒的条件？ 碰撞过程——尽管生活中碰撞的物体所受合外力不能为零，但在这一过程中往往内力远大于外力，我们可以近似认为碰撞满足动量守恒定律的条件。 学生尝试回答问题并与其他同学交流。 新课讲授 二、物理量的测量 1. 根据动量守恒定律的表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'，实验中我们需要测量哪些物理量？ 2.如何测两个物体的质量？ 3.如何测量物体碰撞前后的速度？根据你所学以往知识能说出几种？ 学生回答： （1）测量物体的质量：m1和m2 （2）测量物体碰撞前后的速度：v1、v2、v1'、v2' 回答问题： 物体质量可用天平直接测量 回答问题： （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 新课讲授 三、数据分析 提出问题： 利用碰撞进行验证动量守恒定律时，在数据分析上会存在哪些困难，我们如何设计实验才能方便数据分析？ 教师总结： 动量是矢量，在计算两物体碰撞前后动量之和时可能设计用到平行四边形法则，这在计算上难度大，为了减少数据分析困难，我们可以利用碰撞前后物体都在同一直线上运动（一维碰撞问题） 学生回答尝试回答并交流。 新课讲授 四、方案设计 （一）实验器材 展示：可供选择的实验器材： 提问：你是否可以从以上器材中选择其中的一些，设计除符合要求的实验方案来？ （2） 方案设计 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 实验器材： 设计思路： （1）如何调整使系统合外力为0？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 教师在学生回答问题基础上和学生一起归纳实验步骤： (1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 (2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。 (3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或。 (4)使两滑块依次发生上图三种碰撞情况，计算滑块碰撞前后的速度。 (5)改变滑块质量，重复步骤(4)。 (6)整理实验仪器，数据处理，寻找守恒量。 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出： mA＞mB , 运动滑块A撞击静止滑块B。 mAv1=mAv2+mBv3 运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。 mAv=(mA+mB)v共 两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右 0=mAvA-mBvB 实验结论 在实验误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒。 注意事项： 利用该实验进行实验时，应怎样注意哪些事项？ 教师在学生回答的基础上总结注意事项： （1）保证是一维碰撞。 （2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平仪。 （3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。 （4）考虑到速度的矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 实验器材： 设计思路： （1）该实验动量守恒的条件是什么？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤： (1)先用天平称量出两个小球的质量m1、m2。 (2)安装好实验装置，注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。 (3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。 (4)在白纸上记下重垂线所指的位置 O，它表示入射小球 m1碰撞前球心的竖直投影点。 (5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一位置处静止滚下，重复 10 次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点。 （6）把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球从同一位置静止滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，同理求出入射小球落点的平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置N。 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出： 用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。 实验结论 m1OP＝m1OM＋m2ON 结论:碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。 利用该实验进行实验时，应怎样注意哪些事项？ 教师在学生回答的基础上总结注意事项： （1）斜槽末端要切线要水平； （2）每次小球下滑要从同一位置处由静止释放； （3）要保证对心碰撞，两球必须大小相等； （4）小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面，该小圆的圆心即为小球的平均落点 ； （5） 入射小球的质量m1和被碰小球的质量m2的大小关系是m1 > m2 。 方案三：单摆测速验证动量守恒 实验器材： 设计思路： （1）该实验动量守恒的条件是什么？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤： (1)先用天平称量出两个小球的质量m1、m2。 (2)安装好实验装置，注意使两球球心在同一水平线上。 (3)现将A球拉开让细绳与竖直方向夹角为θ，然后将细绳由静止释放，然后让其与B球相撞，然后记下AB组合达到最高点时细绳与竖直方向的夹角β。 (4)记录对应的θ和β。 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出验证以下结就可以得出结论： 实验结论 结论:碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。 方案四：用打点计时器验证动量守恒 实验器材 问题 （1）如何调节使该实验装置动量守恒？ （2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？ 实验步骤 1)先用天平称量出两个小车的质量m1、m2。 (2)安装好实验装置，注意使两小车重心在同一水平线上。 (3)将规定带有打点计时器的一端垫高，将小车放在轨道上，轻轻推动小车，让小车在轨道上做直线运动。 (4)将纸带穿过打点计时器并固定在小车A的一端，让小车B静止的放置在木板上； （5）先接通电源，再释放纸带，接着与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体继续运动； （6)关闭电源，取下纸带，换上新纸带，重复步骤(4)(5)(6)，选出较理想的纸带如图乙所示； 实验数据记录与处理 提出问题：如何进行设计分析得出什么样的结论？ 教师引导归纳并对数据分析进一步归纳得出验证以下结就可以得出结论： 实验结论 在实验误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒。 学生选择实验器材、设计自己的实验方案并与其他同学进行交流。 学生在老师提出的设计思路再次完成实验方案设计。 学生和教师一起归纳实验步骤。 学生尝试回答数据分析方法。 学生对实验注意事项提出自己的想法并交流。 学生在老师提出的设计思路再次完成实验方案设计。 学生和教师一起归纳实验步骤。 学生尝试回答数据分析方法。 学生对实验注意事项提出自己的想法并交流。 学生在老师提出的设计思路再次完成实验方案设计。 学生和教师一起归纳实验步骤。 学生尝试回答数据分析方法。 学生在老师提出的设计思路再次完成实验方案设计。 学生和教师一起归纳实验步骤。 学生尝试回答数据分析方法。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离xP。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN。 完成下列填空： (1) 记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma__________mb(填“>”或“<”)； (2) 如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式__________，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中，用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是__________。 【详解】(1) 为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求ma>mb； (2) 两球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们做平抛运动的时间t相等， 碰撞前a球的速度大小v0＝，碰撞后a的速度大小va＝，碰撞后b球的速度大小vb＝ 如果碰撞过程系统动量守恒，则满足mav0＝mava＋mbvb，整理得maxP＝maxM＋mbxN。小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向高度一定，故下落时间一定，水平方向小球做匀速直线运动，小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。 2.某学习小组设计了如下碰撞实验来探究动量守恒及其中的能量损耗问题，实验装置如图甲所示。滑块A、B的质量均为0.20kg，滑块A右侧带有自动锁扣，左侧与穿过打点计时器（图中未画出）的纸带相连，滑块B左侧带有自动锁扣，已知打点计时器所接电源的频率。将A、B两个滑块放置在水平气垫导轨上，调整好实验装置后，启动打点计时器，使滑块A以某一速度与静止的滑块B相碰并黏合在一起运动，纸带记录的数据如图乙所示。(以下各小题，计算结果均保留2位有效数字) (1)根据纸带记录的数据，得出A与B碰撞前的速度大小　　　m/s，碰撞后的速度大小　　　m/s。 (2)碰撞前系统动量大小　　　，碰撞后系统总动量大小　　　，在实验误差范围内，若　　　(填“＞”“＜”或“＝”)，则碰撞过程动量守恒。 (3)滑块A与B碰撞过程中，系统损失的动能为　　　J。 【详解】(1)依题意，可知纸带上相邻点迹间的时间间隔为，A与B碰撞前的速度，碰撞后A与B整体的速度 (2)碰撞前滑块A的动量，碰撞后A、B整体的总动量，在实验误差范围内， (3)碰撞前系统总动能，碰撞后系统的总动能，可知碰撞过程中，系统损失的动能为 3.为了验证动量守恒定律，某实验小组的同学设计了如图1所示的实验装置，将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好。滑块1上装有撞针，滑块2上装有橡皮泥(如图2所示)，它们的上端装有宽度均为的遮光片，测得滑块1、2（包含遮光片、撞针、橡皮泥）的质量分别为和。 (1)打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，滑块通过光电门1、2的时间分别为、，当t1　　　　t2(选填“<；”“=”或“>；”)时，可认为气垫导轨水平； (2)将滑块1放在光电门1左侧，将滑块2放在光电门2的右侧，轻推两滑块，使它们相向运动并在两光电门之间的某位置发生碰撞，碰前光电门1、2记录的挡光时间分别为、且，碰后光电门1记录了两个挡光时间均为，光电门2无数据输出。可判断出　　　　(选填“<；”“=”或“>；”)，在误差允许的范围内，若满足关系式　　　　（用本小题给出的符号表示），则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。 【详解】(1)依题意，滑块做匀速直线运动，因此其通过光电门1、2的时间相等。 (2)两滑块碰后光电门1记录了两个挡光时间均为，因此两个滑块碰撞后一起向左运动，故滑块1的质量小于滑块2的质量；滑块1和滑块2碰撞前的速度大小分别为和，碰撞后，两滑块一起的速度大小为，若碰撞过程系统动量守恒，则有，代入速度的表达式推导得 4.某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：由相同材料制成的A、B两个小车，在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续运动。他设计的装置如图甲所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。 (1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距(已标在图上)。0为运动的起点，则应选____________段来计算A碰前的速度，应选__________段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“01”“12”“23”或“34”)。 (2)已测得小车A的质量m1＝0.6kg，小车B的质量m2＝0.3kg，则碰前两小车的总动量为________kg·m/s，碰后两小车的总动量为_________kg·m/s。 【详解】(1)推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故12段为匀速运动的阶段，故选12计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，由于动摩擦因数相同，故A和B碰后的共同运动为匀速直线运动，在相同的时间内通过相同的位移，故应选34段来计算碰后共同的速度； (2)碰前小车的速度，碰前的总动量，碰后小车的共同速度，碰后的动量为。 5.某科学兴趣小组同学用如图所示的装置验证“动量守恒定律”。实验步骤如下： ①用细绳将大小相同、质量分别为mA和mB的小球A和B悬挂在天花板上； ②在A、B两球之间放入少量炸药，引爆炸药，两球反方向摆起，用量角器记录两细绳偏离竖直方向的最大夹角分别为； 试回答下列问题： (1)实验中所用两细绳长度应      （填“相等”或“不相等”）。 (2)若两球爆炸过程动量守恒，应满足的表达式为      （用mA、mB、、表示）。 (3)另一小组同学用该实验装置想探究两小球间的碰撞是否是弹性碰撞，实验步骤如下： ①小球B竖直静止，将小球A拉起一定角度，由静止释放； ②小球A和小球B发生正碰之后，小球A被弹回，用量角器测出悬挂小球B的细绳能摆起的与竖直方向的最大夹角； ③多次改变初始的值，使得悬挂小球B的细绳摆起的最大角度发生变化，记录多组、值，以为纵轴，为横轴，绘制图像； ④该小组实验中需保证两小球的质量满足：mA      mB（选填“>”、“<”或“=”）。 【详解】（1）实验需要两小球发生对心碰撞，则两小球绳长必须相同。 （2）设绳长为L，对A、B球爆炸后由动能定理得，，由动量守恒定律得，联立解得 （3）小球A和小球B发生正碰之后，小球A被弹回，则A的质量小于B的质量，A才会反弹。 6.在验证碰撞过程中的动量守恒实验中，小花同学的实验装置如图甲：将气垫导轨放置在水平桌面上，气垫导轨右侧支点高度固定，左侧支点高度可调节，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，滑块A、B两侧带有粘性极强的物质，上方固定宽度均为的遮光条，测得滑块A、B(包含遮光条)的质量分别为和。 (1)如图乙，用游标卡尺测得遮光条宽度                  。设遮光条通过光电门的时间为，则滑块通过光电门的速度                  (用表示)。 (2) 在调节气垫导轨水平时，该同学开启充气泵，将一个滑块轻放在导轨上，发现它向左加速运动。此时，应调节左支点使其高度                  (选填“升高”或“降低”)。 (3)气垫导轨调节水平后，将滑块B静置于两光电门之间且靠近光电门2的右侧一端，滑块A置于光电门1右侧，用手轻推一下滑块A，使其向左运动，与滑块B发生碰撞后粘连在一起向左运动，并通过光电门2。光电门记录下滑块A的遮光条通过光电门1的时间为和两滑块一起运动时滑块B的遮光条通过光电门2的时间为。实验中若等式                  (用和表示)成立，即可验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒。 【详解】(1)20分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知读数：，即遮光条宽度为，遮光条通过光电门的时间为，则滑块通过光电门的速度为 (2) 开启充气泵，将一个滑块轻放在导轨上，发现它向左加速运动；可知导轨右高左低，则应调节左支点使其高度升高。 (3)滑块A碰撞前的速度大小为，滑块A、B碰撞后粘连在一起运动的速度大小为 ，根据动量守恒可得，联立可得实验中若等式，，成立，即可验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒。 板 书 设 计 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 方案三：单摆测速验证动量守恒 方案四：用打点计时器验证动量守恒 数据分析 实验思路 实验：验证动量守恒动量 物理量的测量 方案设计 课 堂 小 结 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律 方案三：单摆测速验证动量守恒 方案四：用打点计时器验证动量守恒 数据分析 实验思路 实验：验证动量守恒动量 物理量的测量 方案设计 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 一、优点 1.紧扣核心素养，衔接理论与实验，清晰讲解动量守恒适用条件、矢量运算规则，重难点突出。 2.展示气垫导轨、平抛、打点计时器等多种实验方案，拓宽学生思路，对比不同实验模型，提升知识迁移能力。 3.以问题引导探究，强调实验操作规范，培养学生严谨的实验态度。 二、缺点 1.实验方案讲解偏多，学生动手实操时间不足，部分学生未能完整完成实验。 2.分层教学不到位，学困生对速度推导、矢量运算理解困难。 3.误差分析讲解浅显，缺少深度探究；课堂互动形式单一，学生自主思考空间不足。 4.矢量运算训练偏少，学生易出现符号错误。 三、改进方向 1.拆分实验内容，合理分配课时，预留充足时间让学生分组实操、重复测量。 2.组建互助小组，分步拆解难点知识，针对性辅导学困生，布置分层练习。 3.增设误差分析讨论环节，引导学生分析误差来源并思考改进办法。 4.增加开放性问题与课堂演算练习，强化矢量运算，鼓励学生自主思考、优化实验。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $