1.4 实验：验证动量守恒定律（导学案）-【新教材精创】2020-2021学年高中物理新教材同步备课（人教版选择性必修第一册)

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1.4 实验：验证动量守恒定律

1.知道验证动量守恒定律的实验方法有哪些．

2.知道验证过程中需要测量的物理量及其测量方法．

3.能够通过列表法和计算对数据进行处理.　

4.知道实验过程中需要注意的事项．

【重点】用两种试验方案验证动量守恒的实验思路与注意事项；

【难点】两种实验方案中各物理量的测量及实验数据分析。

【课前自主学习】

一、知识前置

实验思路

让两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，创造条件，使系统所受外力的矢量

和近似为 0，满足____________的条件。

物理量的测量

研究对象确定后，还需要明确所需测量的物理量和实验器材。需要测量物体的________，以及两个

物体发生碰撞前后各自的________。物体的质量可用________直接测量。

数据分析

选取质量不同的两个物体进行碰撞，测出物体的质量 (m1 ，m2) 和碰撞前后的速度 (v1，v

′1，v2，v2′)，若满足 m1v1＋m2v2＝__________________，则验证了碰撞前后总________守恒。

方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒

1．实验器材：气垫导轨、______________、天平、________(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、

胶布、撞针、橡皮泥等。

2．实验原理：

(1)调整导轨使之处于________状态，并使光电计时器系统正常工作。

(2)速度的测量：记录光电门挡光片的宽度 Δx 以及光电计时器显示的

挡光时间 Δt，利用公式 v＝______计算出两滑块碰撞前后的速度。

方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒

1．实验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量______同的小球，重垂线，复写纸，白纸，

________，__________，圆规，三角板等。

2．实验的基本思想——转化法：

不易测量量转化为易测量量的实验设计思想。

3．实验原理：(1)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质量较小的小球发

生碰撞，之后两小球都做________运动。

(2)速度的测量：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________。

二、新知学习

方案一、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒实验思路

动量守恒定律的适用条件是________，或者所受外力的矢量和为________。我们生活中的物体受到

各种力的作用，难以满足这种理想化的条件。但是，在某些情况下，可以近似满足________的条件。

本案例中，我们利用气垫导轨来减小摩擦力，利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。实验装

置如图所示。可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。

实验器材:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、________、细绳、________、胶布、撞针、

橡皮泥等．

实验步骤：

1.选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架（图 1），________。

2.在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥（图 2），碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连

成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，________。

图1 滑块碰撞后分图2 滑块碰撞后粘连

3.原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。这种情况

可以通过下面的方式实现。在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线

将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，________________（图 3）。

图3 弹簧使静止滑块分开

物理量的测量

(1)滑块的质量用天平直接测量。

(2)速度的测量：________ ，式中的 Δx 为滑块上挡光板的宽度，Δt 为光电计时器记录的滑块上的挡

光板经过光电门的时间。

碰撞情境的实现利用轻质弹簧、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等设计各种类型的碰撞，

通过在________________的质量。

(1)情境1：________，________；

(2)情境2：两滑块追碰、相向碰，碰撞后分开；

(3)情境3：________________，________________；

(4)情境4：两滑块碰撞后，撞针插入橡皮泥中，使滑块连成一体。

数据记录与处理

(1)规定正方向，碰撞前后速度的方向与正方向相同为正，________。

(2)通过计算碰撞前后的总动量，检验是否满足动量守恒定律。

方案二、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒

本案例中，我们研究两个小球在斜槽末端发生碰撞的情况。

实验器材

斜槽、________(两个)、________、复写纸、白纸等．

测质量：用天平测出两个小球的质量，并选质量大的小球为入射小球。

实验装置：

将斜槽安装在水平桌面上，并调整斜槽使其末端水平，________，上面再铺好复写纸，记下重垂线

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