新教材高中物理第一章動量守恒定律第4節(jié)實驗驗證動量守恒定律課件新人教版選擇性必修第一冊

第一章

動量守恒定律第4節(jié)

實驗：驗證動量守恒定律課標解讀課標要求素養(yǎng)要求1.明確驗證動量守恒定律的基本思路。2.會根據(jù)器材和實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗方案。3.知道實驗數(shù)據(jù)的處理方法。1.能通過實驗探究,分析總結(jié)碰撞中的不變量。2.經(jīng)歷實驗過程,培養(yǎng)動手能力和合作意識。

三、實驗設(shè)計1.實驗方案方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗方案二：利用平拋運動驗證碰撞中的動量守恒2.實驗原理（1）質(zhì)量的測量：利用天平（2）速度的測量3.實驗器材方案一：氣墊導軌、數(shù)字計時器、天平、滑塊（兩個）、彈簧片、細線、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。方案二：斜槽，兩個大小相等、質(zhì)量不同的小球，鉛垂線，復(fù)寫紙，白紙，天平，刻度尺，圓規(guī)，三角板等。四、實驗步驟實驗設(shè)計方案一：利用氣墊導軌使兩滑塊發(fā)生一維碰撞，裝置如圖。用以下三種方式分別研究（1）如圖所示，在兩個滑塊兩端裝上彈性碰撞架，研究碰撞中的動量守恒。（2）如圖所示，在兩滑塊上分別裝上撞針和橡皮泥，二者相碰撞后粘在一起，研究碰撞中的動量守恒。（3）如圖所示，在兩個滑塊間放置輕質(zhì)彈簧，擠壓兩個滑塊使彈簧壓縮，并用一根細線將兩個滑塊固定。燒斷細線，彈簧彈開后落下，兩個滑塊由靜止向相反方向運動，研究燒斷細線前后的動量守恒。

項目碰撞前碰撞后速度動量

2.碰撞中是否受其他力（例如摩擦力）影響是帶來誤差的又一個原因，實驗中要合理控制實驗條件，避免除碰撞時相互作用力外的其他力影響物體速度。3.速度的測量誤差，方案一是比較好的，光電計時誤差較小，方案二誤差稍大一些。綜上所述，方案一相比之下較為準確，研究的項目也可以更多一些。4.偶然誤差測量和讀數(shù)的準確性帶來的誤差，實驗中應(yīng)規(guī)范測量和讀數(shù)，同時增加測量次數(shù)，取平均值，盡量減小偶然誤差的影響。七、注意事項1.保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動。2.若利用氣墊導軌進行實驗，調(diào)整氣墊導軌時注意利用水平儀確保導軌水平。探究點一

實驗原理與操作例在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖甲、乙所示的兩種裝置：

C

（2）若采用圖乙所示裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中一定需要的是_____。A.直尺 B.游標卡尺 C.天平 D.彈簧測力計E.秒表AC

實驗操作的關(guān)鍵1.前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。2.方案提醒（1）若利用氣墊導軌進行驗證，調(diào)整氣墊導軌時，應(yīng)注意利用水平儀確保導軌水平。（2）若利用擺球進行驗證，兩擺球靜止時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直。（3）若利用兩小車相碰進行驗證，要注意平衡摩擦力。（4）若利用平拋運動規(guī)律進行驗證，安裝實驗裝置時，應(yīng)注意調(diào)整斜槽，使斜槽末端水平，且選質(zhì)量較大的小球為入射小球。

大于

不會

探究點二

數(shù)據(jù)處理與誤差分析

（1）下面是實驗的主要步驟：①安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平；②向氣墊導軌中通入壓縮空氣；③把電火花計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；④使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；

接通打點計時器的電源釋放滑塊1[解析]使用打點計時器時，先接通電源后釋放紙帶，所以先接通打點計時器的電源，后釋放滑塊1。

0.6200.618

（3）試說明（2）中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是___________________________________。紙帶和打點計時器限位孔之間有摩擦[解析]結(jié)果不完全相等是因為紙帶與打點計時器限位孔之間有摩擦。實驗誤差的來源1.主要來源于實驗器材及實驗操作等。（1）碰撞是否為一維。（2）氣墊導軌是否完全水平，擺球受到空氣阻力，小車受到長木板的摩擦力，入射小球的釋放高度存在差異。

2.040.604

實驗記錄：1.利用氣墊導軌通過閃光照相進行“驗證動量守恒定律”的實驗。

[解析]若要求碰撞時動能損失最大，則需兩滑塊碰撞后結(jié)合在一起，故應(yīng)選圖b；若要求碰撞時動能損失最小，則應(yīng)使兩滑塊發(fā)生彈性碰撞，即選圖a。

2:3

0.4200.417

（3）通過計算得出的結(jié)論是_______________________________________________。在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個小車的動量守恒[解析]在實驗誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個小車的動量守恒。3.[2021河南信陽高中高二期中]如圖為一彈簧彈射裝置，在內(nèi)壁光滑、水平固定的金屬管中放有輕彈簧，彈簧壓縮并鎖定，在金屬管兩端各放置一個金屬小球1和2（兩球直徑略小于管徑且與彈簧不固連）?，F(xiàn)解除彈簧鎖定，兩個小球同時沿同一直線向相反方向彈射。然后按下述步驟進行實驗：

B

（3）由上述測得的物理量來表示，如果滿足關(guān)系式_______________，就說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。

（1）實驗中還應(yīng)測量的物理量是_________________________。

見解析

（3）利用上述實驗數(shù)據(jù)能否測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大小？如能，請寫出表達式：_________。見解析

（1）還需要測量的物理量是___________________________、_____________和_________________________。

（2）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為__________________

_____________