高中物理选择性必修一优质课公开课1.4.pptx

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;

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m1、m2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m1·OP与m1·OM＋m2·ON相等，就验证了两个小球碰撞前后的总动量守恒．;

[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m1、m2.

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m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看看是否成立．;四、误差分析

1．系统误差

(1)碰撞是否???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．

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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;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，测量平抛射程OP，然后，把小球2静置于轨道水平部分的末端，再将小球1从倾斜轨道上S位置由静止释放，与小球2相碰，并多次重复．

接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号)

A．用天平测量两个小球的质量m1、m2

B．测量小球1开始释放的高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到两个小球相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程OM、ON

(3)若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式为____________________[用(2)中测量的量表示].;

解析：(2)待测的物理量就是水平位移x(水平射程OM、ON)和小球的质量m，所以要完成的必要步骤是ADE.

(3)若两球碰撞前后动量守恒，则m1v0＝m1v1＋m2v2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，代入得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.;素养训练1某实验小组在进行“探究碰撞中的动量守恒”的实验．入射小球与被碰小球半径相同．;(1)实验装置如图甲所示，先不放B小球，使A小球从斜槽上某一固定点C(图中未画出)由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B小球静置于水平槽前端边缘处，让A小球仍从C处由静