新教材高中物理第一章動(dòng)量守恒定律第4節(jié)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)

第一章

動(dòng)量守恒定律第4節(jié)

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求1.明確驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的基本思路。2.會(huì)根據(jù)器材和實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。3.知道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。1.能通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,分析總結(jié)碰撞中的不變量。2.經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程,培養(yǎng)動(dòng)手能力和合作意識(shí)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.實(shí)驗(yàn)方案方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)方案二：利用平拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒2.實(shí)驗(yàn)原理（1）質(zhì)量的測(cè)量：利用天平（2）速度的測(cè)量3.實(shí)驗(yàn)器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、天平、滑塊（兩個(gè)）、彈簧片、細(xì)線、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。方案二：斜槽，兩個(gè)大小相等、質(zhì)量不同的小球，鉛垂線，復(fù)寫(xiě)紙，白紙，天平，刻度尺，圓規(guī)，三角板等。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案一：利用氣墊導(dǎo)軌使兩滑塊發(fā)生一維碰撞，裝置如圖。用以下三種方式分別研究（1）如圖所示，在兩個(gè)滑塊兩端裝上彈性碰撞架，研究碰撞中的動(dòng)量守恒。（2）如圖所示，在兩滑塊上分別裝上撞針和橡皮泥，二者相碰撞后粘在一起，研究碰撞中的動(dòng)量守恒。（3）如圖所示，在兩個(gè)滑塊間放置輕質(zhì)彈簧，擠壓兩個(gè)滑塊使彈簧壓縮，并用一根細(xì)線將兩個(gè)滑塊固定。燒斷細(xì)線，彈簧彈開(kāi)后落下，兩個(gè)滑塊由靜止向相反方向運(yùn)動(dòng)，研究燒斷細(xì)線前后的動(dòng)量守恒。

項(xiàng)目碰撞前碰撞后速度動(dòng)量

2.碰撞中是否受其他力（例如摩擦力）影響是帶來(lái)誤差的又一個(gè)原因，實(shí)驗(yàn)中要合理控制實(shí)驗(yàn)條件，避免除碰撞時(shí)相互作用力外的其他力影響物體速度。3.速度的測(cè)量誤差，方案一是比較好的，光電計(jì)時(shí)誤差較小，方案二誤差稍大一些。綜上所述，方案一相比之下較為準(zhǔn)確，研究的項(xiàng)目也可以更多一些。4.偶然誤差測(cè)量和讀數(shù)的準(zhǔn)確性帶來(lái)的誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)規(guī)范測(cè)量和讀數(shù)，同時(shí)增加測(cè)量次數(shù)，取平均值，盡量減小偶然誤差的影響。七、注意事項(xiàng)1.保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)。2.若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。探究點(diǎn)一

實(shí)驗(yàn)原理與操作例在實(shí)驗(yàn)室里為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，一般采用如圖甲、乙所示的兩種裝置：

C

（2）若采用圖乙所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中一定需要的是_____。A.直尺 B.游標(biāo)卡尺 C.天平 D.彈簧測(cè)力計(jì)E.秒表AC

實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵1.前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。2.方案提醒（1）若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。（2）若利用擺球進(jìn)行驗(yàn)證，兩擺球靜止時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直。（3）若利用兩小車(chē)相碰進(jìn)行驗(yàn)證，要注意平衡摩擦力。（4）若利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證，安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)注意調(diào)整斜槽，使斜槽末端水平，且選質(zhì)量較大的小球?yàn)槿肷湫∏颉?/p>

大于

不會(huì)

探究點(diǎn)二

數(shù)據(jù)處理與誤差分析

（1）下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌中通入壓縮空氣；③把電火花計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；

接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源釋放滑塊1[解析]使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，先接通電源后釋放紙帶，所以先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，后釋放滑塊1。

0.6200.618

（3）試說(shuō)明（2）中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是___________________________________。紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦[解析]結(jié)果不完全相等是因?yàn)榧垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦。實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源1.主要來(lái)源于實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)操作等。（1）碰撞是否為一維。（2）氣墊導(dǎo)軌是否完全水平，擺球受到空氣阻力，小車(chē)受到長(zhǎng)木板的摩擦力，入射小球的釋放高度存在差異。

2.040.604

實(shí)驗(yàn)記錄：1.利用氣墊導(dǎo)軌通過(guò)閃光照相進(jìn)行“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。

[解析]若要求碰撞時(shí)動(dòng)能損失最大，則需兩滑塊碰撞后結(jié)合在一起，故應(yīng)選圖b；若要求碰撞時(shí)動(dòng)能損失最小，則應(yīng)使兩滑塊發(fā)生彈性碰撞，即選圖a。

2:3

0.4200.417

（3）通過(guò)計(jì)算得出的結(jié)論是_______________________________________________。在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車(chē)的動(dòng)量守恒[解析]在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車(chē)的動(dòng)量守恒。3.[2021河南信陽(yáng)高中高二期中]如圖為一彈簧彈射裝置，在內(nèi)壁光滑、水平固定的金屬管中放有輕彈簧，彈簧壓縮并鎖定，在金屬管兩端各放置一個(gè)金屬小球1和2（兩球直徑略小于管徑且與彈簧不固連）。現(xiàn)解除彈簧鎖定，兩個(gè)小球同時(shí)沿同一直線向相反方向彈射。然后按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

B

（3）由上述測(cè)得的物理量來(lái)表示，如果滿足關(guān)系式_______________，就說(shuō)明彈射過(guò)程中兩小球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。

（1）實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是_________________________。

見(jiàn)解析

（3）利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大??？如能，請(qǐng)寫(xiě)出表達(dá)式：_________。見(jiàn)解析

（1）還需要測(cè)量的物理量是___________________________、_____________和_________________________。

（2）根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_(kāi)_________________

_____________