資源簡介

(共24張PPT)
1.4 實驗：驗證動量守恒定律
第一章 動量守恒定律
人教版（2019）高中物理選擇性必修第一冊
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3
5
2
1
新 課 導 入
實 驗 原 理 和 思 路
實 驗 設 計 方 案
小 組 實 驗 操 作
實 驗 總 結 匯 報
課 堂 小 結
目錄
學 習 目 標
7
物理觀念：通過兩個實驗，使學生進一步理解動量守恒定律，
并且完善運動與力的觀念。
科學思維：能根據碰撞模型，多角度證明實驗過程滿足動量守
恒；通過小組合作、思考討論，設計多種實驗方案,
培養綜合分析能力。
學 習 目 標
科學探究：能依據已有知識合理設計實驗方案，能合理地選擇實
驗器材，正確測得實驗數據，分析實驗數據，并形成
結論。
科學態度與責任：堅持實事求是的原則和嚴謹的科學態度，學會團
結合作，分享自己的思維看法并能客觀的學習別
的同學的優秀觀點。
1.提問：動量守恒的條件？
(1)系統不受外力。
(2)系統受到外力，但外力的合力為零。
(3)系統所受外力合力不為零，但系統內力遠大于外力，
外力相對來說可以忽略不計，因而系統動量近似恒。
(4)系統在這一方向上動量守恒。
新 課 導 入
2.提問：生活中滿足動量守恒的過程有哪些？
碰撞過程 火箭發射 爆炸等過程
實 驗 設 計 思 路
這些物理量需要滿足什么關系即可證明動量守恒？
問題引導1
如何設計實驗，使兩個物體所組成的系所受外力的矢量和近似為0？
問題引導2
問題引導3
需要測量哪些物理量，并且思考如何測量？
質量測量：天平
速度測量：
(1)光電門
(2)打點計時器
(3)平拋運動
碰撞中時間極短，內利遠大于外力符合要求
舉例說明
實 驗 設 計 思 路
測出物體的質量m和碰撞前、后物體的速度v、v′，
測出碰撞前的動量
p＝m1v1＋m2v2
測出碰撞后的動量
p′＝m1v1′＋m2v2′
看碰撞前、后動量是否守恒。
舉 例
實 驗 設 計 方 案
方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
a．實驗器材：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。
b．實驗思路：
利用氣墊導軌來減小摩擦力，利用光電計時器測量滑塊碰撞前后的速度。通過在滑塊上添加已知質量的物塊來改變碰撞物體的質量。
問題引導：氣墊導軌是否需要調成水平，如果需要，有哪些辦法
實 驗 設 計 方 案
方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
c. 實驗情境設計
1.選取兩個質量不同的滑塊，在兩個滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架，滑塊碰撞后隨即分開。
2.在兩個滑塊碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，使兩個滑塊連成一體運動。碰后共速。
3.在兩個滑塊間放置輕質彈簧，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。
實 驗 設 計 方 案
方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
d.數據測量
（1）滑塊的質量用天平直接測量。
（2）速度的測量：
v＝ ，式中的x為滑塊上擋光板的寬度，t為滑塊上的擋光板經過光電門的時間。由于擋光片的寬度是一樣的，所以速度可以用 表示。
問題引導：實驗中如果碰撞前后出現速度方向不一致，如何記錄？
規定正方向，與正方向一致是正的數值，與正方向相反速度為負值。
實 驗 設 計 方 案
方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
e.實驗數據記錄表1.
質量m 時間t 次數 A滑塊m1 B滑塊m2 A碰前t1 B碰前t2 A碰后t'1 B碰后t'2
1
2
3
實 驗 設 計 方 案
方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
e.實驗數據記錄表2.
總動量 次數
1
2
3
f. 實驗結論
在誤差允許的范圍內，如果＝, 碰撞前后兩個小車的動量守恒。
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實 驗 設 計 方 案
方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒
g.誤差分析
（1）碰撞中其他力(例如：摩擦力、空氣阻力等)的影響帶來的誤差。
（2）測量和讀數的準確性帶來的誤差，實驗中應規范測量和讀數，同時增加測量次數，取平均值，盡量減小偶然誤差的影響。
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實 驗 設 計 方 案
方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律
a.實驗器材：
斜槽、小球(兩個)、天平、復寫紙、白紙等
問題引導1：兩個小球的質量體積有什么要求？
問題引導2：如何得到小球碰撞前后的速度？
問題引導3：需要測量平拋的時間嗎？
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實 驗 設 計 方 案
方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律
b.總結實驗思路
槽的末端水平，讓一個質量較大的小球 （入射小球） 從斜槽上滾下跟放在斜槽末端的另一個大小相同、質量較小的小（被碰小 球） 發生正碰。使入射小球從斜槽不同高度處滾下， 測出兩球的質量以及它們每次碰撞 前后的速度，就可以驗證動量守恒定律。撞后的速度之比就等于它們落地時飛行的水平距離之比。
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實 驗 設 計 方 案
方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律
c. 實驗數據記錄與處理
記錄數據
m1碰前落在B，m1碰后落在A,m2碰后落在C,記錄OB .OA 和OC的長度。
數據處理
m1OA=m1OB+m2OC
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實 驗 設 計 方 案
方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律
實驗 次數 入射小球A的 質量m1/g 被碰小球B的 質量m2/g OA (cm) OB (cm) OC (cm) 碰前 動量 碰后
動量
1
2
3
d. 實驗結論
在誤差允許范圍內，碰撞前兩小球的動量之和等于碰撞后兩小球的動量之和。
實驗記錄表
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實 驗 設 計 方 案
方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律
e.注意事項
1.斜槽末端要切線要水平
2.每次小球下滑要從同一位置處由靜止釋放
3.要保證對心碰撞，兩球必須半徑相同，質量不同（如鐵球碰鋁球）
4.小球的諸多落點要用用圓規畫盡可能小的圓把所有的小球落點都圈
在里面，該小圓的圓心即為小球的平均落點
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小 組 實 驗 操 作
分組實驗：驗證碰撞過程的動量守恒
a.分組：
1到3組進行第一個實驗 ,4到6組同學分
組進行第二個實驗，并記錄數據。
b.分析和處理
組內思考討論，進行數據分析
c.得出結論
小組內得出結論
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實 驗 總 結 匯 報
質量m 時間t 次數 A滑塊m1 B滑塊m2 A碰前t1 B碰前t2 A碰后t'1 B碰后t'2
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2
3
方案一：研究氣墊導軌上滑塊
碰撞時的動量守恒
方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律
實驗 次數 入射小球A的 質量m1/g 被碰小球B的 質量m2/g OA (cm) OB (cm) OC (cm) 碰前 動量 碰后
動量
1
2
3
得出結論，分析各自實驗中的誤差和不足之處
同學們分組匯報
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例（2022·全國·統考高考真題）利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質量為m1 的滑塊A與質量為m2 的靜止滑塊B在水平氣墊導軌上發生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小 v1和 v2，進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空：
（1）調節導軌水平；
（2）測得兩滑塊的質量分別為0.510kg 和0.304kg 。要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應選取質量為______kg的滑塊作為A。
（3）調節B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離S1與B的右端到右邊擋板的距離 S2相等；
（4）使A以一定的初速度沿氣墊導軌運動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間t1和t2 ；
（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復步驟（4）。多次測量的結果如下表所示；
1 2 3 4 5
t1/s 0.49 0.67 1.01 1.22 1.39
t2/s 0.15 0.21 0.33 0.40 0.46
0.31 0.33 0.33 0.33
真題再現
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（6）表中的 k2=______（保留2位有效數字）；
（7） 的平均值為______；（保留2位有效數字）
（8）理論研究表明，對本實驗的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由 判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，
則 的理論表達式為______（用 m1和 m2表示），本實驗中其值為______（保留2位有效數字），若該值
與（7）中結果間的差別在允許范圍內，則可認為滑塊A與滑塊B在導軌上的碰撞為彈性碰撞。
【答案】 0.304 0.31 0.32
0.34
你答對了么？
真題再現
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課 堂 小 結
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反 思 與 收 獲
謝謝觀看

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