1.4实验：验证动量守恒定律 导学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理导学案聚焦“验证动量守恒定律”，通过课前预习回顾动量守恒条件、一维碰撞表达式及平抛运动规律，搭建旧知与新知的学习支架，引导学生从理论过渡到气垫导轨、斜槽平抛两套实验方案的探究。 资料以小组合作探究为核心，对比分析两套实验方案的优缺点，深入剖析误差来源与等效替代思想，结合高考真题训练，培养学生科学探究能力和科学思维，助力掌握实验操作与数据处理方法，提升物理观念的应用能力。

1.4实验：验证动量守恒定律（导学案）解析版 班级：________姓名：________学号：________日期：________ 一、学习目标 1.熟记验证动量守恒定律两套实验方案、实验原理，理解创设动量守恒条件的实验思路。 2.掌握气垫导轨、斜槽平抛两组实验操作流程，学会测量实验数据、规范填写实验记录。 3.理解平抛实验位移替代速度的实验思想，能够处理实验数据，验证一维碰撞动量守恒。 4.归纳实验误差来源，熟记实验操作注意事项，规避高频操作错误。 5.能解决实验基础习题，掌握高考常考实验考点。 二、课前预习 （一）旧知回顾 1.动量守恒条件：系统所受__合外力__为零；内力只会改变系统内单个物体动量，不改变__系统总动量__。 2.一维碰撞动量守恒表达式：__m1v1+m2v2=m1+m2__。 3.平抛运动：同一高度平抛，小球下落__时间_相等，水平位移与平抛初速度成__正比__。 （一）课本预习填空 1.本实验有两种常用方案：气垫导轨碰撞实验、__斜槽小球平抛_碰撞实验。 2.气垫导轨利用喷气减小__摩擦力__，使系统合外力近似为零。 三、课堂探究 探究一：实验整体探究——实验目的与实验条件 阅读课本，自主填空，梳理实验基础 1.实验目的：验证同一直线上两物体发生碰撞时，__系统总动量_守恒。 2.实验核心要求：创设系统__合外力近似为零_的实验环境，满足动量守恒条件。 3.一维碰撞要求：两物体碰撞速度方向与连心线共线，防止碰撞后偏移。 探究二：方案一气垫导轨验证动量守恒（课本方案1） 1.实验器材 气垫导轨、光电门、数字计时器、滑块两个、遮光片、天平、配重片、电源 2.小组探究实验原理 （1）气垫导轨充气后，滑块受到的_摩擦力_极小，可忽略；竖直方向重力与支持力平衡，系统__合外力_为零，满足动量守恒。 （2）遮光片宽度很小，滑块经过光电门的平均速度近似等于_瞬时速度__。 （3）测速公式：v=____；Δx为遮光片宽度，Δt为遮光时间。 3.分组实验操作步骤 （1）调平导轨：开启气泵，调节底座螺丝，滑块静止在导轨任意位置不滑动，导轨调平； （2）用天平测量两个滑块质量m1、m2，测量遮光片宽度Δx； （3）安放光电门，连接计时器，校准仪器； （4）将滑块2静止放置在两光电门之间，轻推滑块1，两滑块发生一维正碰； （5）记录碰撞前后遮光时间，计算速度； （6）增减配重，改变滑块质量，重复3次实验，减小偶然误差。 4.实验数据记录表 次数 m1/kg m2/kg 碰撞前总动量p/(kg·m/s) 碰撞后总动量/(kg·m/s) 是否近似相等 1 0.20 0.20 0.040 0.039 是 2 0.20 0.25 0.050 0.048 是 3 0.25 0.20 0.060 0.061 是 5.实验结论与故障探究 （1）实验结论：在__误差允许_范围内，碰撞前后系统总动量相等，验证动量守恒定律成立。 （2）小组探究：实验动量偏差过大的原因？ 导轨未调平、气泵气压不足、滑块歪斜、非一维正碰。 探究三：方案二斜槽小球平抛实验（课本方案2） 1.实验器材 斜槽轨道、大小相同小球2个、天平、刻度尺、白纸、复写纸、重锤、垫板 2.重难点探究：等效替代思想 小组讨论填空，突破本节课最难知识点 （1）调节斜槽末端__切线水平_，小球离开斜槽后做平抛运动； （2）两次实验小球抛出高度相同，竖直下落高度h相同，由平抛规律可知，小球平抛__运动时间__相等； （3）由x=vt，t恒定，水平位移x与初速度v成__正比__； （4）不需要测量速度，直接用__水平位移__替代速度计算动量。 3.学生自主梳理操作要点 判断正误，并写出原因 （1）入射小球质量可以小于被碰小球质量（×）理由：__入射球质量过小，碰撞后反弹，破坏一维碰撞__ （2）入射小球释放位置可以随意改变（×）理由：_释放位置改变，平抛初速度改变，实验无效__ （3）斜槽轨道必须光滑无摩擦（×）理由：__只需保证每次摩擦力效果相同，初速度恒定即可__ 4.实验步骤梳理 （1）安装斜槽，调节槽口水平，利用重锤确定抛出点竖直投影O； （2）白纸铺于地面，上方覆盖复写纸，记录小球落点； （3）不放被碰小球，同一位置释放入射小球，重复5次，确定平均落点P； （4）槽口放置静止被碰小球，同一位置释放，碰撞后两球平抛，记录落点M、N； （5）测量水平位移OM、OP、ON，验证守恒关系式。 5.数据处理探究 不用测速，直接验证式子：__m1·OP=m1·OM+m2·ON__ 6.实验记录表格 实验次数 OP/cm OM/cm ON/cm 是否满足守恒关系 1 32.4 10.5 21.2 是 2 31.8 10.1 21.0 是 3 32.1 10.3 21.1 是 探究四：两组实验对比探究 小组合作，填写优缺点对比 实验方案 优点 缺点 气垫导轨实验 误差小 器材昂贵 斜槽平抛实验 器材简易、考场常用 误差较大 探究五：误差专项探究 自主分类填写，区分系统误差、偶然误差 1.系统误差（不可避免）：斜槽末端不水平、气垫导轨残留阻力、小球转动产生转动动量、刻度尺刻度不均匀 2.偶然误差（可减小）：落点描点偏差、读数误差、释放小球用力不稳、装置轻微晃动 3.减小误差方法：__保证一维正碰_、多次测量取平均值、精准调平器材 探究六：实验易错点汇总 1.动量具备矢量性，同向碰撞直接代数运算，反向碰撞必须规定__正方向__； 2.平抛实验计算动量，无需换算速度，直接使用__水平位移_计算； 3.两组实验都必须保证__一维正碰__碰撞，防止速度偏移。 四、当堂训练 1．用如图所示的装置来验证动量守恒定律，小球a、b的质量分别为ma、mb，实验过程中，木板上留下撞击痕迹M、P、N。下列说法正确的是（   ） A．必须要测出木板到斜槽末端的水平距离 B．实验中应满足ma < mb C．M点是未放b球时，a球的撞击点 D．若动量守恒，则有 【参考答案】D 2．A、B两小物块在一水平长直气垫导轨上相碰，用频闪照相机每隔时间t拍照一次，连续拍照四次，拍得如图所示的照片，已知四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内，若不计两小物块的大小及碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断（　　） A．第二次拍照时物块B在60cm处，并且 B．第二次拍照时物块B在65cm处，并且 C．第二次拍照时物块A在25cm处，并且 D．第二次拍照时物块A在50cm处，并且 【参考答案】C 3．在“验证动量守恒定律”中，实验小组分别设计了如图实验装置。 (1)为了保证每次小球都从固定在桌边上的斜槽末端水平抛出，安装器材时要注意使斜槽末端的切线沿________方向。 (2)为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变，每次由静止释放小球A时必须从斜槽上________滚下。 (3)两个小球碰撞之后都直接向前做平抛运动，则小球的质量与小球的质量应满足________（填“>”“<”或“=”）。 (4)验证两个小球碰撞过程动量守恒的关系式为____________（用、表示）。 【参考答案】(1)水平 (2)同一位置 (3)> (4) 4．某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等装置进行“验证动量守恒定律”的实验。实验装置如图所示，实验的主要步骤如下： ①测得和两滑块上遮光片的宽度均为； ②安装好气垫导轨和光电门，向气垫导轨通入压缩空气，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ③利用固定在气垫导轨两端的弹射装置，使滑块、分别向左和向右运动，测出滑块、在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为和； ④观察发现滑块、碰撞后通过粘胶粘合在一起，且运动方向与滑块碰撞前运动方向相同。 (1)滑块碰撞前速度的大小为______。 (2)为了验证碰撞中动量守恒，除了上述已知条件外，还必须要测量的物理量有______。 A．两个光电门之间的距离 B．滑块、两滑块（包含遮光片）的质量、。 C．碰撞后滑块经过光电门时遮光片挡光的时间 D．碰撞后滑块经过光电门时遮光片挡光的时间 (3)为了验证滑块、碰撞过程中动量守恒，需要验证的关系式是______。（用题干中已知量字母和（1）问中所选已知量的字母表示）。 【参考答案】(1) (2)BD (3) 五、课堂小结 1.两套实验核心：创设系统合外力为零，满足动量守恒条件； 2.测速方法：光电门v= ；平抛实验位移等效替代速度； 3.必考操作：槽口水平、入射球质量更大、同位置释放、一维正碰； 4.实验结论：误差允许范围内，一维碰撞系统动量守恒。 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.4实验：验证动量守恒定律（导学案）原卷版 班级：________姓名：________学号：________日期：________ 一、学习目标 1.熟记验证动量守恒定律两套实验方案、实验原理，理解创设动量守恒条件的实验思路。 2.掌握气垫导轨、斜槽平抛两组实验操作流程，学会测量实验数据、规范填写实验记录。 3.理解平抛实验位移替代速度的实验思想，能够处理实验数据，验证一维碰撞动量守恒。 4.归纳实验误差来源，熟记实验操作注意事项，规避高频操作错误。 5.能解决实验基础习题，掌握高考常考实验考点。 二、课前预习 （一）旧知回顾 1.动量守恒条件：系统所受 为零；内力只会改变系统内单个物体动量，不改变 。 2.一维碰撞动量守恒表达式： 。 3.平抛运动：同一高度平抛，小球下落 相等，水平位移与平抛初速度成 。 （一）课本预习填空 1.本实验有两种常用方案：气垫导轨碰撞实验、 碰撞实验。 2.气垫导轨利用喷气减小 ，使系统合外力近似为零。 三、课堂探究 探究一：实验整体探究——实验目的与实验条件 阅读课本，自主填空，梳理实验基础 1.实验目的：验证同一直线上两物体发生碰撞时， 守恒。 2.实验核心要求：创设系统 的实验环境，满足动量守恒条件。 3.一维碰撞要求：两物体碰撞速度方向与连心线共线，防止碰撞后偏移。 探究二：方案一气垫导轨验证动量守恒（课本方案1） 1.实验器材 气垫导轨、光电门、数字计时器、滑块两个、遮光片、天平、配重片、电源 2.小组探究实验原理 （1）气垫导轨充气后，滑块受到的 极小，可忽略；竖直方向重力与支持力平衡，系统 为零，满足动量守恒。 （2）遮光片宽度很小，滑块经过光电门的平均速度近似等于 。 （3）测速公式：v= ；Δx为遮光片宽度，Δt为遮光时间。 3.分组实验操作步骤 （1）调平导轨：开启气泵，调节底座螺丝，滑块静止在导轨任意位置不滑动，导轨调平； （2）用天平测量两个滑块质量m1、m2，测量遮光片宽度Δx； （3）安放光电门，连接计时器，校准仪器； （4）将滑块2静止放置在两光电门之间，轻推滑块1，两滑块发生一维正碰； （5）记录碰撞前后遮光时间，计算速度； （6）增减配重，改变滑块质量，重复3次实验，减小偶然误差。 4.实验数据记录表 次数 m1/kg m2/kg 碰撞前总动量p/(kg·m/s) 碰撞后总动量/(kg·m/s) 是否近似相等 1 2 3 5.实验结论与故障探究 （1）实验结论：在 范围内，碰撞前后系统总动量相等，验证动量守恒定律成立。 （2）小组探究：实验动量偏差过大的原因？ 探究三：方案二斜槽小球平抛实验（课本方案2） 1.实验器材 斜槽轨道、大小相同小球2个、天平、刻度尺、白纸、复写纸、重锤、垫板 2.重难点探究：等效替代思想 小组讨论填空，突破本节课最难知识点 （1）调节斜槽末端 ，小球离开斜槽后做平抛运动； （2）两次实验小球抛出高度相同，竖直下落高度h相同，由平抛规律可知，小球平抛 相等； （3）由x=vt，t恒定，水平位移x与初速度v成 ； （4）不需要测量速度，直接用 替代速度计算动量。 3.学生自主梳理操作要点 判断正误，并写出原因 （1）入射小球质量可以小于被碰小球质量（ ）理由： _ （2）入射小球释放位置可以随意改变（ ）理由： _ （3）斜槽轨道必须光滑无摩擦（ ）理由： _ 4.实验步骤梳理 （1）安装斜槽，调节槽口水平，利用重锤确定抛出点竖直投影O； （2）白纸铺于地面，上方覆盖复写纸，记录小球落点； （3）不放被碰小球，同一位置释放入射小球，重复5次，确定平均落点P； （4）槽口放置静止被碰小球，同一位置释放，碰撞后两球平抛，记录落点M、N； （5）测量水平位移OM、OP、ON，验证守恒关系式。 5.数据处理探究 不用测速，直接验证式子： 6.实验记录表格 实验次数 OP/cm OM/cm ON/cm 是否满足守恒关系 1 2 3 探究四：两组实验对比探究 小组合作，填写优缺点对比 实验方案 优点 缺点 气垫导轨实验 斜槽平抛实验 探究五：误差专项探究 自主分类填写，区分系统误差、偶然误差 1.系统误差（不可避免）： 2.偶然误差（可减小）： 3.减小误差方法： 、多次测量取平均值、精准调平器材。 探究六：实验易错点汇总 1.动量具备矢量性，同向碰撞直接代数运算，反向碰撞必须规定 ； 2.平抛实验计算动量，无需换算速度，直接使用 计算； 3.两组实验都必须保证 碰撞，防止速度偏移。 四、当堂训练 1．用如图所示的装置来验证动量守恒定律，小球a、b的质量分别为ma、mb，实验过程中，木板上留下撞击痕迹M、P、N。下列说法正确的是（   ） A．必须要测出木板到斜槽末端的水平距离 B．实验中应满足ma < mb C．M点是未放b球时，a球的撞击点 D．若动量守恒，则有 2．A、B两小物块在一水平长直气垫导轨上相碰，用频闪照相机每隔时间t拍照一次，连续拍照四次，拍得如图所示的照片，已知四次拍照时两小物块均在图示坐标范围内，若不计两小物块的大小及碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断（　　） A．第二次拍照时物块B在60cm处，并且 B．第二次拍照时物块B在65cm处，并且 C．第二次拍照时物块A在25cm处，并且 D．第二次拍照时物块A在50cm处，并且 3．在“验证动量守恒定律”中，实验小组分别设计了如图实验装置。 (1)为了保证每次小球都从固定在桌边上的斜槽末端水平抛出，安装器材时要注意使斜槽末端的切线沿________方向。 (2)为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变，每次由静止释放小球A时必须从斜槽上________滚下。 (3)两个小球碰撞之后都直接向前做平抛运动，则小球的质量与小球的质量应满足________（填“>”“<”或“=”）。 (4)验证两个小球碰撞过程动量守恒的关系式为____________（用、表示）。 4．某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等装置进行“验证动量守恒定律”的实验。实验装置如图所示，实验的主要步骤如下： ①测得和两滑块上遮光片的宽度均为； ②安装好气垫导轨和光电门，向气垫导轨通入压缩空气，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ③利用固定在气垫导轨两端的弹射装置，使滑块、分别向左和向右运动，测出滑块、在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为和； ④观察发现滑块、碰撞后通过粘胶粘合在一起，且运动方向与滑块碰撞前运动方向相同。 (1)滑块碰撞前速度的大小为______。 (2)为了验证碰撞中动量守恒，除了上述已知条件外，还必须要测量的物理量有______。 A．两个光电门之间的距离 B．滑块、两滑块（包含遮光片）的质量、。 C．碰撞后滑块经过光电门时遮光片挡光的时间 D．碰撞后滑块经过光电门时遮光片挡光的时间 (3)为了验证滑块、碰撞过程中动量守恒，需要验证的关系式是______。（用题干中已知量字母和（1）问中所选已知量的字母表示）。 五、课堂小结 1.两套实验核心：创设系统合外力为 ，满足动量守恒条件； 2.测速方法：光电门v= ；平抛实验位移 速度； 3.必考操作：槽口 、入射球质量更 、同位置释放、 维正碰； 4.实验结论：误差允许范围内，一维碰撞系统动量 。 学科网（北京）股份有限公司 $