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

该高中物理课件聚焦“平抛验证动量守恒定律”，通过构造碰前、碰后入射球与被碰球的三个平抛运动，利用竖直高度相同则运动时间相同的原理，以水平位移替代速度，搭建平抛运动与动量守恒的知识支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过详细实验步骤（如调整斜槽水平、多次落点取平均）和例题设计（如弹性与非弹性碰撞落点分析），培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，强化物理观念中的运动与相互作用观念。学生能提升实验操作与数据处理能力，教师可直接利用系统资源高效教学。

第四节 平抛验证动量守恒定律 一、实验目标 验证动碰静的碰撞动量是否守恒，即 二、实验原理 1.构造三个平抛，初速度分别为碰前速度v1、碰后速度v1'、v2 2.碰后速度的平抛：m2静止在末端，释放m1。碰后m1以v1'平抛，m2以v2'平 抛。 飞得远的一定是被碰球m2 3.碰前速度的平抛：以同样高度单独释放m1.1会以v1平抛 0 4.三个平抛的共同点：竖直高度相同，则时间相同！ 5.用长度代替速度，只要验证字 会即可 OP 6.用平抛的好处：用测长度代替测速度 7.要保证m1>m2:避免m1反弹（因为返回去，摩擦力做功，会增加误差） 三、实验器材 两个大小相同质量不同的小球、斜槽、重锤（确定O的位置）、复写纸、白 纸、天平、刻度尺、圆规、游标卡尺（非必须，测小球大小） 四、实验过程 1.用天平测出小球质量，选择大质量为入射小球 2.安装实验装置，调整装置使斜槽末端水平并固定斜槽 3.地上铺一张白纸，白纸上铺复写纸。记下重垂线所指的位置O 4.不放被碰小球，让入射球从斜槽上某固定高度静止释放，重复10次，用圆 规画尽量小的圆把小球大部分落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置，记为 P 5.把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从同一高度静止释放，使它们发生碰 撞，重复10次。用同样的方法标出碰后入射球的位置M和被碰球的位置N 6.测出O到P、M、N的距离 五、数据处理 分别计算m1×0P和m1×0M+m2×ON。 动量守恒定律 1.弹性碰撞 V2=0 mi m2 '： 一2 m +m 2M一V m tm 如果在误差范围内二者相等，则验证了 m: m2 2>V1>1 (1)只放入射球的落点，一定是夹在碰后两个点的之间 (2)三段距离中最长的=剩下两段之和 烘 732 Z☒97 m2 H 77777777/77777777777777777777777777777 OM P N 2.非弹性碰撞 (1)如果碰撞损失的动能较小，只放入射球的落点夹中间 (2)如果损失动能较大，碰后速度较小，只放入射球的落点是最远点 (3)非弹性碰撞，只放入射球的落点未必夹在碰后两个点的之间！ 六、注意事项 1.斜槽末端必须水平，不要求光滑 2.入射小球质量必须大于被碰小球质量 3.入射小球必须从同一位置静止释放 4.实验过程中白纸不能移动 5.圈大部分点，而不是所有点 例题1.判断正误： 1.入射小球质量需要大于被碰小球() 2.斜槽末端切线方向必须水平() 3斜槽必须光滑() 4.每次必须从同一位置静止释放入射小 5.需要测出抛出，点距离落，点的竖直高度 6.实验过程中白纸可以移动() 7.两球半径可以不相等() 对；对；错；对；错；错；错 球() H() 例题2.某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量 示 !同h,、战 位哈计 不沾R 由 主尺 2 3 cm 雪上 线 TTTTTTTTT 置 10 游标尺 (1)为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进 行了测量，某次测量的结果如下图所示，其读数为m。 (2)下列关于实验的要求哪个是正确的 A.斜槽的末端必须是水平的 B.斜槽的轨道必须是光滑的 C.必须测出斜槽末端的高度 D.A、B的质量必须相同 (3)如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落 ,点位置分别为 (填落，点位置的标记字母) 10.5;A;M,P 例题3.小羽同学用图甲所示装置验证动量守恒定律（水平地面依次铺有复写纸和 白纸)。实验时，先让入射球，多次从斜轨上C位置静止释放；然后，把被碰小 球B静置于轨道的末端，再将入射小球m从斜轨上C位置静止释放，与小球 相撞，多次重复此步骤，用最小圆圈法分别找到小球的平均落，点M、P、N, 图中O,点为小球抛出，点在水平地面上的垂直投影。 (1)关于此碰撞实验，下列说法正确的是（多项选择题） A :7人、小口上人K上人1八吧y公北五h一上 B AB 重垂线 ○ M P N X X2 7777777 777777777 0 M PN 甲 乙 AB 重垂线 M P N M 书预 甲 乙 (2)为了减少实验误差，有同学提出斜槽倾斜部分的轨道应尽量光滑，你认为这种 说 法对吗？并再提出一种减少实验误差的方法：。 (3)如图乙所示，测量出平均水平位移OM、OP、ON的长度X1、X2、X3,若两球 相 碰前后的总动量守恒，碰撞属于弹性碰撞，则其表达式可表示为：。 AD(B中，这一步非必须，题目中问了是否需要测量，统 不对，斜槽末端水平，多次实验取落地的平均落点，使用质 球（减小阻力的影响）； x3=x1+x2(因为质量未知) 为不需要)； 量较大半径较小的小 例题4.在“探究碰撞中的不变量”实验中，通过碰撞后做平抛 法来进行实验， 实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示。 、入射小球 被碰小球 AB 白纸 复写纸 M 图甲 图乙 A. B. C. 直径d,=2cm 直径d,=2cm 直径d,=3cm 质量m,=12g 质量m,=24g 质量m,=24g 运动测量速度的方 、L 母 0 图丙 (3)关于本实验，下列说法正确的是 B A.小球每次都必须从斜槽上的同一位置静止释放 B.必须测量出斜槽末端到水平地面的高度 C.实验中需要用到重垂线 D.斜槽必须足够光滑且末端保持水平 图乙 (4)若两球发生弹性碰撞，用刻度尺测量M、P、N距O,点的距离x1、x2、X3, 及第(1)题结论，通过验证等式 (用题中所给字母表示)是否成立，从而验证 动量守恒定律； (5)若两球发生弹性碰撞，则下列式子成立的是 (6)某同学通过测量和计算发现，两小球碰撞时动量守恒，但有机械能损失，并得 到图丁所示的落，点痕迹，由此可以判断出图丁中的P点是： A.未放被碰小球，入射小球的落地，点 B.入射小球碰撞后的落地，点 C.被碰小球碰撞后的落地，点 M 6 S 阿中平 cm O mn mmm 18 25 30 图丁 B:C:AC: BS A,接存33心 B】3汀3)平对'对 C,根据动量守恒得 七、用竖直位移代替平抛得初速度 木板 B 小匿巨 字*产程得r 例题5，在“验证动量守恒定律”实验中，装置如图所示，按照以下步骤进行操作： ①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，使小球 从斜槽轨道上由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O; ②将木板水平向右移动一定距离并固定，再使小球由静止释放，撞到木板上得 到痕迹B; ③把小球b静止放在斜槽轨道最右端，让小球仍由静止释放，和小球b相碰后， 两球撞在木板上得到痕迹A和C; (1)为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1 m2,(填“>"、"<"或“=") (2)下列器材选取或实验操作符合实验要求的是 木板 A.小球a、b半径可以不同 B.小球a每次必须从斜槽轨道同一位置由静止释放 C.斜槽轨道末端必须保持水平 D.需用秒表测定小球在空中飞行的时间 木板 (3)实验测得，小球a、b质量分别为m1、m2,O点到A、B、C三，点的距离分别 为y1、y2y3 动量守恒，则需要验证的表达式为。（用所测量的量表示） >;BC; (注意距离与速度的关系) 八、用斜面位移s代替平抛得初速度 AB M 斜面夹角为0 N /777777777777777777777777777777 例题6.某同学采用如图所示的装置进行验证动量守恒定律，并判断实验中两个小 球的碰撞是否为弹性碰撞： (I)若入射小球的质量为mA,半径为rA;被碰小球的质量为mB,半径为B,则要 求 A.mA mB,IAIB B.mA>mB,rA rB C.mA>mB,rA TB D.mA <mB,IA=IB (2)以下选项中哪些是本次实验必须注意的事项 AB A.斜槽必须光滑 B.斜槽末端必须水平 C.入射小球A必须从同一高度释放 M D.水平槽放上B球时，B球落，点位置必须在斜面上 7777777 77777777777777777 (3)实验中，经过多次从同一位置由静止释放入射小球A,在记录纸上找到了未放 被碰小球B时，入射小球A的平均落，点P,以及A球与B球碰撞后，A、B两球 平均落，点位置M、N,并测得它们到抛出，点O的距离分别为OP、OM、ON。已 知A、B两球的质量分别为mA、B,如果A、B两球在碰撞过程中动量守恒， 则mA、mB、OP、OM、ON之间需满足的关系式是： (4)如果A、B两球的碰撞是弹性碰撞，则mA、mB、OP、OM、ON之间需满足的 关系式是： B;BCD;7a容 动能守恒 777777777777777777777777777777