高中物理选择性必修一优质课公开课导学案1.4.pdf

4．实验：验证动量守恒定律

课标要求

1.掌握验证动量守恒定律的实验思路和实验方法，明确实验所需测量的物理量．

2．设计实验方案，合理选择器材，进行实验操作和数据处理，得出实验结论．

思维导图

必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基

一、实验目的

1．掌握动量守恒的条件．

2．验证动量守恒定律．

二、实验思路及装置

如图1所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的另一大小相等、

质量较小的球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动．

由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间________．如果用小球的飞行时间作

时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度．因此，只需测出两小球

的质量m、m和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离OP，以及碰撞后入射小球

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与被碰小球在空中飞出的水平距离OM和ON(如图2所示)．若在实验误差允许的范围内

m·OP与m·OM＋m·ON相等，就验证了两个小球碰撞前后的总动量守恒．

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[导学1]

质量大的小球作为入射球，质量小的小球作为被碰小球，目的是为了防止碰撞后入射小

球反弹，滑回轨道再滑回做平抛运动的初速度会减小，使实验误差增大，甚至可能导致实验

失败．

三、实验步骤

1．取两个大小相同的小球，测出它们的质量m、m.

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2．按图1所示安装好实验装置并使斜槽末端水平．

3．在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸．

4．在白纸上记下重垂线所指的位置O(如图2所示)，它表示两小球做平抛运动的初始位

置的水平投影．

5．先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高度处静止滚下，重复10次，用圆规画

一个尽可能小的圆，把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生直接平抛的落地点

P(如图3所示)．

6．把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度由静止滚下，使它们发生正碰，

重复10次，仿照上一步骤得到入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置

N(如图3所示)．

7．过O和N在纸上作一直线．

8．用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度．

9．把两小球的质量和相应的数值代入m·OP＝m·OM＋m·ON，看看是否成立．

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四、误差分析

1．系统误差

(1)碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰

撞．

(2)碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影响是带来误差的又一个原因，实验中要合理控

制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度．

2．偶然误差

测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平

均值，尽量减少偶然误差的影响．

五、注意事项

1．斜槽末端的切线必须水平．

2．入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放．

3．选质量较大的小球作为入射小球．

4．实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变．

[导学2]

从实验原理的分析可知，实验中直接测量的物理量是入射小球和被碰小球的质量和平抛

运动的水平位移．

关键能力·合作探究——突出综合性素养形成

探究点一实验原理与操作

典例示范

例1如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水

平部分碰撞前后的动量关系．

(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量________(填

选项前的符号)，间接地解决这个问题．

A．小球开始释放的高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让小球1多次从倾斜轨道上S

位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测