4 第一章 4.实验：验证动量守恒定律（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件聚焦“验证动量守恒定律”实验，涵盖实验思路、方案及过程，通过测量小球质量、调整斜槽装置、重复实验取平均落点等操作，结合知识辨析问题，搭建动量与平抛运动知识的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，设计平抛运动、打点计时器等多种实验方案，通过误差分析和用位移代替速度的数据处理培养模型建构能力，知识辨析问题促进质疑创新，助力学生深化物理观念，教师可高效实施实验教学。

1.实验思路 　　在一维碰撞中,测出两小球的质量m1、m2和碰撞前后两小球的速度v1、v2、v1'、v2',算出 碰撞前的总动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的总动量p'=m1v1'+m2v2',看碰撞前后总动量是否守恒。 知识点 利用抛体运动验证动量守恒定律 4 实验:验证动量守恒定律 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 2.实验方案 利用斜槽实现两小球(半径相同)的一维碰撞,实验装置如图所示。让一个质量较大(质量为m1)的小球(入射小球)从斜槽上滚下,与放在斜槽末端的另一个质量较小(质量为m2)的小球发生 碰撞,之后两小球均做平抛运动。 第1讲　描述运动的基本概念 3.实验过程 (1)用天平测出等大的两小球的质量,并选用质量大的小球为入射小球。 (2)安装装置,调整装置使斜槽末端水平并固定斜槽。 (3)白纸在下,复写纸在上,并在适当位置铺放好,记下重垂线所指的位置O。 (4)不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某固定高度由静止滚下,重复10次,用圆规画尽量小的 圆把小球的所有落点都圈在里面,圆心P就是碰前入射小球落点的平均位置。 (5)把被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽同一高度由静止滚下,使它们发生正碰,重复 实验10次。用步骤(4)的方法,标出碰后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,如图甲、乙。 第1讲　描述运动的基本概念 (6)过O和N在纸上作一直线,用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度,将测量数据记录下来。 (7)整理好实验器材放回原处。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 在“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”实验中: 1.如果入射小球的质量比被碰小球的质量小,可能导致怎样的结果? 2.入射小球释放点越高,实验误差是不是就越大? 3.使用的斜槽必须要光滑吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.可能使入射小球在碰撞后被反弹。 2.不是。入射小球的释放点适当调高,碰撞前入射小球的速度较大,相碰时相互作用的内力较 大,阻力的影响相对较小,也有利于减小测量水平位移时的相对误差,从而使实验误差减小。 3.不是。实验验证的是碰撞前后两小球的总动量是否守恒,斜槽光滑与否对实验无影响。 第1讲　描述运动的基本概念 1.数据处理方法 (1)利用平抛运动的规律计算速度。测出碰撞前后小球落点到O点的距离xOP、xOM、xON,小球 在空中运动的时间均相同,设为Δt,可得小球平抛运动的初速度为v= ,即可间接得出两小球 碰撞前后的速度。 (2)因为v∝x,所以可以用水平位移x来代替速度,将验证m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'转变为验证m1·xOP =m1·xOM+m2·xON,可将对难测物理量(速度)的测量转换为对易测物理量(位移)的测量。 关键能力 定点破 定点 1 利用平抛运动验证动量守恒定律的实验要点 第1讲　描述运动的基本概念 2.误差分析 (1)系统误差 ①碰撞若非一维碰撞,会产生系统误差,所以设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。 ②碰撞中若不满足动量守恒的条件,如碰撞中受其他力(例如摩擦力)的影响,也会带来系统误差。 (2)偶然误差 测量和读数的准确性会带来偶然误差,所以实验中应规范测量和读数,同时增加测量次数,取 平均值,尽量减少偶然误差的影响。 3.注意事项 (1)斜槽末端必须水平; (2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放; (3)选质量较大的小球作为入射小球; (4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。 第1讲　描述运动的基本概念 1.实验方案的设计思路 实验方案的设计思路,主要区别在以下两个方面:(1)不同的碰撞形式;(2)不同的速度测量方法。 2.常规实验方案 除利用气垫导轨验证和利用平抛运动验证外,常用的实验方案还有如下几个: (1)利用打点计时器和纸带验证:利用打点计时器测出两物体作用前后的速度,通常使两物体 作用前一物体匀速运动,另一物体静止在前方,碰撞后以共同的速度运动。 测速方法:v= ,Δx为n个计时点之间的距离,T为打点周期。 定点 2 验证动量守恒定律的实验方案设计 第1讲　描述运动的基本概念 (2)利用频闪照片验证:利用频闪照相测出两物体作用前后的速度,通常使两物体作用前一物 体匀速运动,另一物体静止在前方,碰撞后两物体向相反方向匀速运动。 测速方法:v= ,Δx为两个不同时刻物体位置间的距离,Δt为两时刻的时间间隔。 (3)利用摆球验证:用等长的细线悬挂两个大小相同、质量不同的小球,拉起质量大的小球到 某一高度,由静止释放,使两小球在最低点相碰,测出碰撞前后悬线的最大偏角,可代替速度的 测量。 第1讲　描述运动的基本概念 测速方法:v= ,l为摆长(细线长度与小球半径之和),θ为摆球上升到最高点时细线 与竖直方向的夹角。 3.实验验证过程 不论哪种方案,实验过程均可根据实验方案合理安排,参考步骤如下: 第1讲　描述运动的基本概念 $