1.4验证动量守恒定律 学案-（2019）新人教版高中物理选择性必修第一册.docx

1、 2020级 物理教学案 编制： 审核： 使用： 教学日期：学习内容： 1.4验证动量守恒定律 总第_课时课标核心素养要求能通过实验验证动量守恒定律学习目标能通过实验验证一维碰撞情况下系统的动量守恒学习重点实验验证一维碰撞情况下系统的动量守恒学习过程教学笔记【自主学习】思考：（1）验证动量守恒实验中那些物体组成了要研究的系统？（2） 如何创造实验条件，使系统所受外力矢量和近似为零？（3） 需要测量那些物理量？如何进行验证？【合作学习难点探究】任务一、会研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒指导：(1)质量的测量：用天平测量.(2)速度的测量：v x/ t ，式中的x为滑块上挡光板的宽度 ，t 为数

2、字计时显示器显示的滑块上的挡光板经过光电门的时间.(3)碰撞情景的实现：如图所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量.(4)器材：气垫导轨、数字计时器、滑块(带挡光板)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平.【例1】某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成.(1)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；接通数字计时器；把滑块2静止放在气垫导轨的中间；滑块1挤压导轨

3、左端弹射架上的橡皮绳；释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧带有固定弹簧(未画出)的滑块2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；读出滑块通过光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间t110.01 ms，通过光电门2的挡光时间t249.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间t38.35 ms；测出挡光板的宽度d5 mm，测得滑块1的质量为m1300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2200 g.(2)数据处理与实验结论：实验中气垫导轨的作用是：A._；B._.碰撞前滑块1的速度v1为_ m/s；碰撞后滑块1的速度v2为_ m/s；碰撞后滑块2的速

4、度v3为_ m/s；(结果均保留两位有效数字)碰撞前系统的总动量为m1v1_.碰撞后系统的总动量为m1v2m2v3_.由此可得实验结论：_.任务二、会验证斜槽末端小球碰撞时的动量守恒指导：1、(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。(2)按照如图所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽末端切线水平。(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下铅垂线所指的位置O。(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置。(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它

5、们发生碰撞，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和被撞小球落点的平均位置N，如图所示。(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入自制的表中。计算m1OP及m1OMm2ON，看在误差允许的范围内是否相等。2、本实验方案需要注意的事项(1)入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1m2).(2)入射小球半径等于被碰小球半径.(3)入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滚下.(4)斜槽末端的切线方向水平.(5)为了减小误差，需要找到不放被碰小球及放被碰小球时小球落点的平均位置.为此，需要让入射小球从同一高度多次滚下，进行多次实验.【例2】“验

6、证碰撞中的动量守恒”实验装置如图所示，让质量为m1的小球A从斜槽上的某一位置自由滚下，与静止在支柱上大小相等、质量为m2的小球B发生碰撞.(球A运动到水平槽末端时刚好与B球发生碰撞)(1)安装轨道时，要求轨道末端_(2)两小球的质量应满足m1_m2.(3)实验中还应测量的物理量是_.A.两小球的质量m1和m2B.小球A的初始高度hC.轨道末端切线离地面的高度HD.两小球平抛运动的时间tE.球A单独滚下时的落地点P与O点的距离sOPF.碰后A、B两小球的落地点M、N与O点的距离sOM和sON(4)若碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，下列式子可能成立的是_(6)若碰撞过程无机械能损失，除动量守

7、恒外，还需满足的关系式是_.(用所测物理量的符号表示)【达标训练限时检测】1、利用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上.O点到A球球心的距离为L.使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为，A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录了多个B球的落点，重力加速度为g.(悬线长远大于小球半径)(1)图中x应是B球初始位置到_的水平距离.(2)为了验证动量守恒，应测得

8、的物理量有_.(3)用测得的物理量表示(vA为A球与B球刚要相碰前A球的速度，vA为A球与B球刚相碰后A球的速度，vB为A球与B球刚相碰后B球的速度)：mAvA_；mAvA_；mBvB_.2、现利用图(a)所示的装置“验证动量守恒定律”.在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与穿过打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，数字计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间.实验测得滑块A的质量m10.310 kg，滑块B的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交变电流的频率f50.0 Hz

9、.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰.碰后数字计时器显示的时间为tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示.若实验允许的相对误差绝对值( 碰撞前后总动量之差/碰前总动量 100% )最大为5%，本实验是否在误差允许范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程.【反思总结】 答案【例1】A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.B.保证两个滑块的碰撞是一维的.0.50米/秒 0.10米/秒 0.60米/秒系统碰撞之前m1v10.15 kgm/s，系统碰撞之后m1v2m2v30.15 kgm/s.通过实验结果，可得结论：在实验误差允许的范围内，两滑块相互作用的过程，系统的动量守恒【例2】答案：（1）切线水平 （2） （3）AEF （4）B （5）m1sOP2m1sOM2m2(sONd)2.【达标训练限时检测】1、（1）B球平均落点（2）mA、mB、H、L、x（3） 2、答案：1.6%5%本实验在误差允许的范围内验证了动量守恒定律.