實驗：驗證動量守恒定律課件

第一單元動量守恒定律4.實驗：驗證動量守恒定律1物理觀念：在了解系統(tǒng)、內力和外力的基礎上，探究動量守恒定律。感受動量守恒定律在自然界中的普遍適用性。2科學思維：在系統(tǒng)對象的分析下，理解掌握動量守恒定律滿足的條件。培養(yǎng)學生思考分析能力。培養(yǎng)建構模型能力。能夠推理論證生產(chǎn)生活中的有關現(xiàn)象，并提出創(chuàng)新性實驗方案。3科學探究：經(jīng)歷對動量守恒的探究過程，嘗試用科學探究的方法研究物理問題。能在觀察和實驗中發(fā)現(xiàn)問題、提出合理猜想與假設；具有設計探究方案和獲取證據(jù)的能力。解釋并交流實驗成果和創(chuàng)新經(jīng)驗。4科學態(tài)度與責任：具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，形成探索自然的內在動力，嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態(tài)度，具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，尊重他人，能基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己的見解。核

心

素

養(yǎng)一、驅動問題向一邊拉扯小球，從靜止釋放小球和V形滑片車。觀察小車在小球的反復敲擊下能否持續(xù)向一側不斷前進呢。如果不能，能解釋為什么嗎？我們可以怎么去驗證碰撞過程動量的守恒量呢？怎樣操作，才會讓小車持續(xù)向一側運動下去呢？點擊視頻播放一、驅動問題一、驅動問題氣墊導軌往往和光電門配合使用，氣墊導軌是通過什么方式創(chuàng)造一個近似無摩擦環(huán)境的？

光電門的測量的對象是什么，在使用的時候擋光片的寬度應該怎么選??？二、驅動問題系統(tǒng)動量守恒的條件是什么？(1)系統(tǒng)不受外力；(理想條件)(2)系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；(實際條件)(3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內力遠大于外力，外力相對來說可以忽略不計，因而系統(tǒng)動量近似守恒；(近似條件）(4)系統(tǒng)總的來看雖不符合以上三條中的任何一條，但在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在這一方向上動量守恒.(單向條件)三、實驗思路尋找一個碰撞過程：（1）

該碰撞過程需滿足動量守恒定律的條件。（或外力近似可忽略）（2）為了實驗簡單，選擇一維碰撞。ABAB碰前碰中碰后四、物理量的測量

在一維碰撞下,令兩個物體的質量分別為m1、m2,碰撞前的速度分別為v1、v2,碰撞后的速度分別為v1'、v2',如果速度的方向與設定的坐標軸的正方向一致,取正值,反之則取負值。測出m1、m2,v1、v2,v1'、v2',測量質量和速度v1m1m2五、數(shù)據(jù)分析怎么驗證動量守恒定律

ABm1m2m1m2m1m2AB如果速度的方向與設定的坐標軸的正方向一致,取正值,反之則取負值。帶入m1、m2,v1、v2,v1'、v2',若m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',

那么碰撞中動量守恒。六、實驗方案方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒1.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。2.實驗設計：①氣墊導軌:滿足外力為零的條件，且為一維碰撞；②光電門:測速度，天平測質量(1)用天平測量兩滑塊的質量m1、m2，填入預先設計好的表格中。(2)安裝光電門，使兩個光電門之間的距離約為50cm。(3)導軌通氣后，調節(jié)氣墊導軌水平，使滑塊在氣墊導軌上保持不動或勻速直線運動。(4)使兩滑塊依次發(fā)生上圖三種碰撞情況，計算滑塊碰撞前后的速度。(5)改變滑塊質量，重復步驟(4)。(6)整理實驗儀器，數(shù)據(jù)處理，尋找守恒量。彈性碰撞架3.實驗步驟：六、實驗思路方式一：選取兩個質量滑塊，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。（彈性碰撞）m1m2v14.現(xiàn)場視頻：六、實驗方案方式二：在兩個滑塊的碰撞端分別貼雙面膠，或者在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時它們會連成一體。（非彈性碰撞）六、實驗方案5.實驗數(shù)據(jù)記錄與處理：mA＞mB,運動滑塊A撞擊靜止滑塊B。兩靜止滑塊被彈簧彈開，一個向左，一個向右

彈性碰撞架mAv1=mA·v2+mBv3mAv=(mA+mB)v共0=mAvA-mBvB運動滑塊A撞擊靜止滑塊B，撞后兩者粘在一起。六、實驗方案5.實驗數(shù)據(jù)記錄與處理：比較項前后質量m1m2m1m2

時間t1t2t1't2'

之和

實驗結論在實驗誤差允許范圍內，碰撞前后兩個小車的動量守恒。六、實驗方案6.思考：以上各種情況中，碰撞前后物體的動能之和有什么變化？設法檢驗你的猜想。測量2個滑塊的質量，碰撞前的速度和碰撞后的速度，通過計算，可比較出碰撞前后物體的動能之和的變化。實驗的第一種情況：動能之和不變；實驗的第二種情況：動能之和減小實驗的第三種情況：動能之和增大六、實驗方案方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律

1.實驗器材：斜槽軌道、半徑相等的鋼球和玻璃球、天平（附砝碼）、毫米刻度尺、復寫紙、白紙、圓規(guī)、小鉛錘。注意：m1

>m2，以免碰撞后小球反彈。六、實驗方案2.實驗原理：

質量分別為m1和m2的兩小球A、B發(fā)生正碰，碰撞前A的速度是v1，球B靜止，碰撞后速度分別是v1′和v2′，根據(jù)動量守恒定律，應有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′。

如圖，讓球A從同一位置C釋放，測出不發(fā)生碰撞時球A飛出的水平距離lOP，再測出碰撞后球A、B分別飛出的水平距離lOM、lON，只要驗證：m1lOP＝m1lOM＋m2lON，即可驗證動量守恒定律。六、實驗方案3.實驗步驟：1）.用天平測出兩個小球的質量。2）.將斜槽固定在桌邊并使其末端水平。在地板上鋪白紙和復寫紙，通過小鉛錘將斜槽末端在紙上的投影記為點O。3）.首先讓球A從斜槽點C由靜止釋放，落在復寫紙上，如此重復多次。4）.再將球B放在槽口末端，讓球A從點C由靜止釋放，撞擊球B，兩球落到復寫紙上，如此重復多次。六、實驗方案圓心即為小球平均落點5）.取下白紙，用圓規(guī)找出落點的平均位置點P、點M和點N，用刻度尺測出lOP、lOM和lON。6）.改變點C位置，重復上述實驗步驟。六、實驗方案4.現(xiàn)場視頻：點擊視頻播放六、實驗方案5.實驗數(shù)據(jù)記錄與處理：用刻度尺測出線段OM、OP、ON的長度，把兩小球的質量和相應的水平位移數(shù)值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。PMNOm1m2實驗結論結論:碰撞前兩小球的動量之和等于碰撞后兩小球的動量之和。m1OP=m1OM+m2ON六、實驗方案6.注意事項：1.做實驗時必須調整斜槽末端的切線沿水平方向（判斷斜槽末端水平的方法：將小球放到斜槽末端任一位置，均不滾動）。2.同一次實驗中，必須保證球A每次都從斜槽上同一點由靜止釋放。3.實驗時，必須保證球A的質量大于球B的質量。（避免A球被彈回）4.要保證對心碰撞，兩球必須大小相等；5.找P、M、N各點的平均位置時，用圓規(guī)畫最小的圓將所有落點包含在內，則圓心的位置即為各點的平均位置。六、實驗方案方案三：單擺測速驗證動量守恒1、實驗器材2、設計思路（1）該實驗動量守恒的條件是什么？（2）實驗得到什么樣的結果說明系統(tǒng)動量守恒？六、實驗方案(1)先用天平稱量出兩個小球的質量m1、m2。(2)安裝好實驗裝置，注意使兩球球心在同一水平線上。(3)現(xiàn)將A球拉開讓細繩與豎直方向夾角為θ，然后將細繩由靜止釋放，然后讓其與B球相撞，然后記下AB組合達到最高點時細繩與豎直方向的夾角β。(4)記錄對應的θ和β。3、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理六、實驗方案3、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理比較項前后質量m1m2m1m2

時間θ1β1θ2β2

4、實驗結論結論:碰撞前兩小球的動量之和等于碰撞后兩小球的動量之和。六、實驗方案方案四：用打點計時器驗證動量守恒1、實驗器材2、設計思路（1）如何調節(jié)使該實驗裝置動量守恒？（2）實驗得到什么樣的結果說明系統(tǒng)動量守恒？六、實驗方案3、實驗步驟(1)先用天平稱量出兩個小車的質量m1、m2。(2)安裝好實驗裝置，注意使兩小車重心在同一水平線上。(3)將固定帶有打點計時器的一端墊高，將小車放在軌道上，輕輕推動小車，讓小車在軌道上做勻速直線運動。(4)將紙帶穿過打點計時器并固定在小車A的一端，讓小車B靜止的放置在木板上；（5）先接通電源，再釋放紙帶，接著與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體繼續(xù)運動；（6)關閉電源，取下紙帶，換上新紙帶，重復步驟(4)(5)(6)，選出較理想的紙帶如圖乙所示；六、實驗方案比較項前后質量m1m2

速度v1v共

動量之和

4、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理5、實驗結論在實驗誤差允許范圍內，碰撞前后兩個小車的動量守恒。六、實驗方案方案三：其它方案課堂小結實驗

驗證動量守恒動量定律2、物理量的測量4、條件1、實驗思路④方案四：用打點計時器驗證動量守恒。3、數(shù)據(jù)分析①方案一：研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒②方案二：用平拋演示儀裝置驗證動量守恒定律③方案三：單擺測速驗證動量守恒課堂反饋例題1.用如圖所示的裝置驗證“動量守恒定律”。實驗時先讓A球從斜槽上某一固定位置由靜止釋放，P點為A球落點的平均位置；再把半徑相同的B球放在水平軌道末端，將A球仍從原位置由靜止釋放，M、N分別為A、B兩球碰撞后落點的平均位置。O點是水平軌道末端在記錄紙上的豎直投影點，O、M、P、N位于同一水平面上。(1)除了圖中器材外，完成本實驗還必須使用的器材有

（選填選項前的字母）。A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．圓規(guī)課堂反饋

課堂反饋例題1.【答案】(1)ABD(2)ABC(3)m1OP=m1OM+m2ON

m1:m2=19:5【解析】（1）除了圖中器材外，完成本實驗還必須使用的器材是天平、刻度尺、圓規(guī)。故選ABD。（2）實驗利用平拋運動規(guī)律測得小球速度，必要操作是安裝軌道時，軌道末端必須水平、每次必須從同一個高度靜止釋放小球、為使小球碰后不反彈，則實驗中兩個小球的質量應滿足m?>m?，軌道光滑與否對實驗無影響。故選ABC。課堂反饋

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課堂反饋請回答下列問題：(1)為完成該實驗，還需要的實驗器材有

；(2)第一次實驗數(shù)據(jù)不理想，你認為下列哪些同學的說法有道理

；A．小劉認為：把水平軌道左側略微墊高一點，使得滑塊在水平軌道上做勻速直線運動B．小李認為：測量位移時，A、B滑塊都應該讀右側面所對的位置坐標C．小王認為：讀A、B滑塊左側面所對的位置坐標D．小張認為：讀滑塊A右側面的位置坐標，讀滑塊B左側面的位置坐標課堂反饋

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課堂反饋例題3.氣墊導軌上有A、B兩個滑塊，開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕質彈簧，滑塊間用繩子連接（如圖甲所示），繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動，圖乙為它們運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10Hz，由圖可知：(1)A、B離開彈簧后，應該做

運動，已知滑塊A、B的質量分別為200g、300g，根據(jù)照片記錄的信息，從圖中可以看出閃光照片有明顯與事實不相符合的地方是

。課堂反饋(2)若不計此失誤，分開后，A的動量大小為

kg·m/s，B的動量的大小為

kg·m/s，本實驗中得出“在實驗誤差允許范圍內，兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒”這一結論的依據(jù)是

。課堂反饋例題3.【答案】(1)勻速直線A、B兩滑塊的第一個間隔(2)0.0180.018A、B兩滑塊作用前后總動量相等，均為0【解析】（1）[1]A、B離開彈簧后，不受彈力，氣墊導軌沒有摩擦，則兩滑塊均做勻速直線運動；[2]燒斷細線后，在彈簧恢復原長的過程中，應先做加速運動，當彈簧恢復原長后，滑塊做勻速直線運動，由圖中閃光照片可知，滑塊直接做勻速直線運動，沒有加速過程，實際上A、B兩滑塊的第一個間隔都應該比后面勻速時相鄰間隔的長度小，故A、B兩滑塊的第一個間隔與事實不符。課堂反饋

課堂反饋例題4.在用圖示的裝置驗證動量守恒定律時，實驗步驟如下：①先不放靶球B，將入射球A從斜槽上某點由靜止釋放，落到白紙上某點，重復該動作10次，把10次落點用一個最小的圓圈起來，圓心標為P點；②在斜槽末端放上球B，將A從斜槽上同一位置由靜止釋放，與球B碰后落到白紙上某兩點，重復該動作10次，把A、B兩球10次落點分別用一個最小的圓圈起來，圓心分別標為M、N點；課堂反饋

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課堂反饋例題5.如圖所示,用碰撞實驗器可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。(1)實驗中直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的,但可以通過僅測量

(填選項前的字母)間接地解決這個問題。

A.小球開始釋放高度hB.小球拋出點距地面的高度h'C.小球做平拋運動的射程課堂反饋