資源簡介

學(xué)習(xí)任務(wù)單
課程基本信息
學(xué)科 高中物理 年級 學(xué)期
課題 人教版 物理選擇性必修第一冊 第一章 第4節(jié) 實驗：驗證動量守恒定律
學(xué)生信息
姓名 學(xué)校 班級 學(xué)號
學(xué)習(xí)目標
目標一：回顧動量守恒定律的內(nèi)容及適用條件； 目標二：掌握動量定律的適用范圍； 目標三：會用實驗驗證動量守恒定律； 目標四：了解幾個常用的驗證動量守恒的實驗裝置及步驟；
課前學(xué)習(xí)任務(wù)
閱讀教材17-20頁； 完成練習(xí)冊上的課前預(yù)習(xí)部分.
課上學(xué)習(xí)任務(wù)
【學(xué)習(xí)任務(wù)一】回顧動量守恒定律的內(nèi)容及適用條件 思考： 問題一：動量守恒定律的內(nèi)容及適用條件是什么？ 問題二：想一想，如何通過實驗來驗證動量守恒定律？ 【學(xué)習(xí)任務(wù)二】實驗驗證動量守恒定律 設(shè)計實驗： 1、實驗中那些物體組成了要研究的系統(tǒng)？ 2、如何創(chuàng)造實驗條件，時系統(tǒng)所受外力的矢量和近似為0？ 3、需要測量那些物理量？生活中有哪些物體受到滑動摩擦力？ （一）實驗?zāi)康模?1．明確探究碰撞中的不變量的基本思路； 2．探究一維碰撞中的不變量． （二）實驗?zāi)康模?1．碰撞中的特殊情況——一維碰撞 兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿這條直線運動． 2.追尋不變量 猜想與假設(shè)： 通過實驗探究尋找碰撞前后的不變量，可能是什么關(guān)系？ 猜想一： ； 猜想二： ； 猜想三： ； 實驗方案設(shè)計： 方案一：用氣墊導(dǎo)軌完成兩個滑塊的一維碰撞 實驗裝置如圖所示： (1)質(zhì)量的測量：用 測量。 (2)速度的測量：利用公式 ，式中 x為滑塊(擋光片)的寬度， t為計時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門時對應(yīng)的時間。 (3)利用 方法改變碰撞物體的質(zhì)量。 (4)實驗方法． ①用細線將彈簧壓縮，放置于兩個滑塊之間，并使它們靜止，然后燒斷細線，彈簧彈開，兩個滑塊隨即向相反方向運動(圖甲)。 ②在兩滑塊相碰的端面上裝上彈性碰撞架(圖乙)，可以得到能量損失很小的碰撞。 ③在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個滑塊連成一體運動(圖丙)，這樣可以得到能量損失很大的碰撞。 例 在利用氣墊導(dǎo)軌驗證動量守恒時，用到的測量工具有(　　) A．停表、天平、刻度尺 B．彈簧測力計、停表、天平 C．天平、刻度尺、光電計時器 D．停表、刻度尺、光電計時器 方案二：利用等長懸線懸掛等大小的小球碰撞時的動量守恒 實驗裝置如圖所示： (1)質(zhì)量的測量：用 測量質(zhì)量。 (2)速度的測量：可以測量小球被拉起的角度，根據(jù) 算出小球碰撞前對應(yīng)的速度；測量碰撞后兩小球分別擺起的對應(yīng)角度，根據(jù) 算出碰撞后對應(yīng)的兩小球的速度。 (3)不同碰撞情況的實現(xiàn)：用 方法增大兩小球碰撞時的能量損失。 例 在利用等長懸線懸掛等大小的小球碰撞驗證動量守恒時，用到的測量工具有(　　) A．停表、天平、擺球、細線、鐵架臺 B．鐵架臺、坐標紙、停表、天平、擺球 C．天平、刻度尺、擺球、細線 D．細線、擺球、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布 方案三：利用小車在光滑長木板上碰撞時的動量守恒 實驗裝置如圖所示： (1)質(zhì)量的測量：用 測量質(zhì)量。 (2)速度的測量：v＝，式中 x是紙帶上兩計數(shù)點間的距離，可用刻度尺測量。 t為小車經(jīng)過 x所用的時間，可由打點間隔算出。這個方案適合探究碰撞后兩物體結(jié)合為一體的情況。 (3)碰撞的實現(xiàn)：兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。 例 在利用小車在光滑長木板上碰撞驗證動量守恒時，用到的測量工具有(　　) A．長木板、天平、小車、細線、打點計時器 B．鐵架臺、撞針、天平、小車、橡皮泥 C．天平、打點計時器、小車、紙帶 D．長木板、打點計時器、紙帶、小車、天平、撞針、橡皮泥 方案四：利用斜槽末端小球碰撞時的動量守恒 實驗裝置如圖所示： (1)質(zhì)量的測量：用 測量質(zhì)量。 (2)速度的測量：由于小球下落的高度相同，所以它們的飛行時間 。如果用小球的飛行時間做時間單位，那么小球廢除的水平距離在數(shù)值上就等于它的水平 。因此，秩序測出兩小球的質(zhì)量m1、m2和不放被碰小球時入射小球在空中廢除的水平距離lOP，以及碰撞后入射小球與被碰小球在空中廢除的水平距離lOM和lON。這個方案適合探究碰撞后兩物體結(jié)合為一體的情況。 (3)碰撞的實現(xiàn)：讓一個質(zhì)量較大的小球從斜槽上滾下，與放在斜槽末端的另一質(zhì)量較小的小球發(fā)生碰撞。 例 如圖所示，為“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗裝置：關(guān)于實驗，下列敘述正確的是（ ） 　　　 A.入射球A每次必須從同一高度靜止下滑 B.軌道有摩擦，對實驗有影響，必須選擇光滑軌道 C.入射球A的質(zhì)量大于被碰球B的質(zhì)量 D.入射球A的半徑一定大于被碰球B的半徑 （三）實驗器材： 方案一： ； 方案二： ； 方案三： ； 方案四： ； （四）實驗步驟： 無論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下： ①用天平測量相關(guān)碰撞物體的質(zhì)量m1、m2； ②安裝實驗裝置； ③使物體發(fā)生一維碰撞； ④測量或讀出碰撞前后相關(guān)的物理量，計算對應(yīng)的速度； ⑤改變碰撞條件，重復(fù)步驟③、④； ⑥進行數(shù)據(jù)處理，通過分析比較，找出碰撞中的“不變量”； ⑦整理器材，結(jié)束實驗。 （五）數(shù)據(jù)處理： 將實驗中測得的物理量填入下表： 名稱碰撞前碰撞后質(zhì)量m/kgm1m2m1m2速度v/(m·s－1)v1v2v1′v2′mv/(kg·m·s－1)m1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′mv2/(kg·m2·s－2)m1v＋m2vm1v1′2＋m2v2′2/(m·s－1·kg－1)＋＋實驗結(jié)論
誤差分析： 系統(tǒng)誤差： ； 偶然誤差： 。 注意事項： 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(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平； (2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜止時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直平面內(nèi)； (3)若利用長木板進行實驗，可在長木板的一端下墊一小木片用以平衡摩擦力； (4)若利用斜槽進行實驗，兩校球應(yīng)在同一高度下落，且斜槽是光滑的。 3.探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。 總結(jié)提升：今天的課堂學(xué)習(xí)，你有什么收獲？ 課堂習(xí)題： 【練習(xí)1】在利用平拋運動做“探究碰撞中的不變量”實驗中，安裝斜槽軌道時，應(yīng)讓斜槽末端的切線保持水平，這樣做的目的是(　　) A．入射球得到較大的速度 B．入射球與被碰球?qū)π呐鲎埠笏俣染鶠樗椒较?C．入射球與被碰球碰撞時動能無損失 D．入射球與被碰球碰撞后均能從同一高度飛出 【練習(xí)2】(多選)在用打點計時器做“探究碰撞中的不變量”實驗時，下列哪些操作是正確的 (　　) A．相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了改變兩車的質(zhì)量 B．相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起 C．先接通打點計時器的電源，再釋放拖動紙帶的小車 D．先釋放拖動紙帶的小車，再接通打點計時器的電源 【練習(xí)3】如圖甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車上系有一穿過打點計時器的紙帶，當(dāng)甲車獲得水平向右的速度時，隨即啟動打點計時器．甲車運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動，紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車的運動情況，如圖乙所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車速度大小為______m/s，碰撞后兩車的共同速度大小為________m/s. 【練習(xí)4】某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器“探究碰撞中的不變量”的實驗，在小車A的前端粘有橡皮泥，設(shè)法使小車A做勻速直線運動，然后與原來靜止的小車B相碰并黏在一起繼續(xù)做勻速運動，如圖所示．在小車A的后面連著紙帶，電磁打點計時器的頻率為50 Hz. (1)若已得到打點紙帶如圖所示，并測得各計數(shù)點間的距離．則應(yīng)選圖中__________段來計算A碰前的速度，應(yīng)選________段來計算A和B碰后的速度． (2)已測得小車A的質(zhì)量mA＝0.40 kg，小車B的質(zhì)量mB＝0.20 kg，則由以上結(jié)果可得碰前mAvA＋mBvB＝______kg·m/s，碰后mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s. (3)從實驗數(shù)據(jù)的處理結(jié)果來看，A、B碰撞的過程中，可能哪個物理量是不變的？ 課后作業(yè)： 1、教材20頁練習(xí)與應(yīng)用； 2、對應(yīng)章節(jié)練習(xí)冊。

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