實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件

第一單元?jiǎng)恿渴睾愣?.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1物理觀念：在了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的基礎(chǔ)上，探究動(dòng)量守恒定律。感受動(dòng)量守恒定律在自然界中的普遍適用性。2科學(xué)思維：在系統(tǒng)對(duì)象的分析下，理解掌握動(dòng)量守恒定律滿足的條件。培養(yǎng)學(xué)生思考分析能力。培養(yǎng)建構(gòu)模型能力。能夠推理論證生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象，并提出創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方案。3科學(xué)探究：經(jīng)歷對(duì)動(dòng)量守恒的探究過(guò)程，嘗試用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題。能在觀察和實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出合理猜想與假設(shè)；具有設(shè)計(jì)探究方案和獲取證據(jù)的能力。解釋并交流實(shí)驗(yàn)成果和創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)。4科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，形成探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知欲，能主動(dòng)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(jiàn)解。核

心

素

養(yǎng)一、驅(qū)動(dòng)問(wèn)題向一邊拉扯小球，從靜止釋放小球和V形滑片車(chē)。觀察小車(chē)在小球的反復(fù)敲擊下能否持續(xù)向一側(cè)不斷前進(jìn)呢。如果不能，能解釋為什么嗎？我們可以怎么去驗(yàn)證碰撞過(guò)程動(dòng)量的守恒量呢？怎樣操作，才會(huì)讓小車(chē)持續(xù)向一側(cè)運(yùn)動(dòng)下去呢？點(diǎn)擊視頻播放一、驅(qū)動(dòng)問(wèn)題一、驅(qū)動(dòng)問(wèn)題氣墊導(dǎo)軌往往和光電門(mén)配合使用，氣墊導(dǎo)軌是通過(guò)什么方式創(chuàng)造一個(gè)近似無(wú)摩擦環(huán)境的？

光電門(mén)的測(cè)量的對(duì)象是什么，在使用的時(shí)候擋光片的寬度應(yīng)該怎么選??？二、驅(qū)動(dòng)問(wèn)題系統(tǒng)動(dòng)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(shí)際條件)(3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，外力相對(duì)來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)，因而系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒；(近似條件）(4)系統(tǒng)總的來(lái)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(dòng)量守恒.(單向條件)三、實(shí)驗(yàn)思路尋找一個(gè)碰撞過(guò)程：（1）

該碰撞過(guò)程需滿足動(dòng)量守恒定律的條件。（或外力近似可忽略）（2）為了實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單，選擇一維碰撞。ABAB碰前碰中碰后四、物理量的測(cè)量

在一維碰撞下,令兩個(gè)物體的質(zhì)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(shè)定的坐標(biāo)軸的正方向一致,取正值,反之則取負(fù)值。測(cè)出m1、m2,v1、v2,v1'、v2',測(cè)量質(zhì)量和速度v1m1m2五、數(shù)據(jù)分析怎么驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

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

那么碰撞中動(dòng)量守恒。六、實(shí)驗(yàn)方案方案一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1.實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊（兩個(gè)）、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：①氣墊導(dǎo)軌:滿足外力為零的條件，且為一維碰撞；②光電門(mén):測(cè)速度，天平測(cè)質(zhì)量(1)用天平測(cè)量?jī)苫瑝K的質(zhì)量m1、m2，填入預(yù)先設(shè)計(jì)好的表格中。(2)安裝光電門(mén)，使兩個(gè)光電門(mén)之間的距離約為50cm。(3)導(dǎo)軌通氣后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上保持不動(dòng)或勻速直線運(yùn)動(dòng)。(4)使兩滑塊依次發(fā)生上圖三種碰撞情況，計(jì)算滑塊碰撞前后的速度。(5)改變滑塊質(zhì)量，重復(fù)步驟(4)。(6)整理實(shí)驗(yàn)儀器，數(shù)據(jù)處理，尋找守恒量。彈性碰撞架3.實(shí)驗(yàn)步驟：六、實(shí)驗(yàn)思路方式一：選取兩個(gè)質(zhì)量滑塊，在兩個(gè)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(kāi)。（彈性碰撞）m1m2v14.現(xiàn)場(chǎng)視頻：六、實(shí)驗(yàn)方案方式二：在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別貼雙面膠，或者在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)它們會(huì)連成一體。（非彈性碰撞）六、實(shí)驗(yàn)方案5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：mA＞mB,運(yùn)動(dòng)滑塊A撞擊靜止滑塊B。兩靜止滑塊被彈簧彈開(kāi)，一個(gè)向左，一個(gè)向右

彈性碰撞架mAv1=mA·v2+mBv3mAv=(mA+mB)v共0=mAvA-mBvB運(yùn)動(dòng)滑塊A撞擊靜止滑塊B，撞后兩者粘在一起。六、實(shí)驗(yàn)方案5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：比較項(xiàng)前后質(zhì)量m1m2m1m2

時(shí)間t1t2t1't2'

之和

實(shí)驗(yàn)結(jié)論在實(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。六、實(shí)驗(yàn)方案6.思考：以上各種情況中，碰撞前后物體的動(dòng)能之和有什么變化？設(shè)法檢驗(yàn)?zāi)愕牟孪?。測(cè)量2個(gè)滑塊的質(zhì)量，碰撞前的速度和碰撞后的速度，通過(guò)計(jì)算，可比較出碰撞前后物體的動(dòng)能之和的變化。實(shí)驗(yàn)的第一種情況：動(dòng)能之和不變；實(shí)驗(yàn)的第二種情況：動(dòng)能之和減小實(shí)驗(yàn)的第三種情況：動(dòng)能之和增大六、實(shí)驗(yàn)方案方案二：用平拋演示儀裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

1.實(shí)驗(yàn)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(fù)寫(xiě)紙、白紙、圓規(guī)、小鉛錘。注意：m1

>m2，以免碰撞后小球反彈。六、實(shí)驗(yàn)方案2.實(shí)驗(yàn)原理：

質(zhì)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(dòng)量守恒定律，應(yīng)有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′。

如圖，讓球A從同一位置C釋放，測(cè)出不發(fā)生碰撞時(shí)球A飛出的水平距離lOP，再測(cè)出碰撞后球A、B分別飛出的水平距離lOM、lON，只要驗(yàn)證：m1lOP＝m1lOM＋m2lON，即可驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。六、實(shí)驗(yàn)方案3.實(shí)驗(yàn)步驟：1）.用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)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(fù)寫(xiě)紙，通過(guò)小鉛錘將斜槽末端在紙上的投影記為點(diǎn)O。3）.首先讓球A從斜槽點(diǎn)C由靜止釋放，落在復(fù)寫(xiě)紙上，如此重復(fù)多次。4）.再將球B放在槽口末端，讓球A從點(diǎn)C由靜止釋放，撞擊球B，兩球落到復(fù)寫(xiě)紙上，如此重復(fù)多次。六、實(shí)驗(yàn)方案圓心即為小球平均落點(diǎn)5）.取下白紙，用圓規(guī)找出落點(diǎn)的平均位置點(diǎn)P、點(diǎn)M和點(diǎn)N，用刻度尺測(cè)出lOP、lOM和lON。6）.改變點(diǎn)C位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。六、實(shí)驗(yàn)方案4.現(xiàn)場(chǎng)視頻：點(diǎn)擊視頻播放六、實(shí)驗(yàn)方案5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：用刻度尺測(cè)出線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的水平位移數(shù)值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。PMNOm1m2實(shí)驗(yàn)結(jié)論結(jié)論:碰撞前兩小球的動(dòng)量之和等于碰撞后兩小球的動(dòng)量之和。m1OP=m1OM+m2ON六、實(shí)驗(yàn)方案6.注意事項(xiàng)：1.做實(shí)驗(yàn)時(shí)必須調(diào)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(dòng)）。2.同一次實(shí)驗(yàn)中，必須保證球A每次都從斜槽上同一點(diǎn)由靜止釋放。3.實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須保證球A的質(zhì)量大于球B的質(zhì)量。（避免A球被彈回）4.要保證對(duì)心碰撞，兩球必須大小相等；5.找P、M、N各點(diǎn)的平均位置時(shí)，用圓規(guī)畫(huà)最小的圓將所有落點(diǎn)包含在內(nèi)，則圓心的位置即為各點(diǎn)的平均位置。六、實(shí)驗(yàn)方案方案三：?jiǎn)螖[測(cè)速驗(yàn)證動(dòng)量守恒1、實(shí)驗(yàn)器材2、設(shè)計(jì)思路（1）該實(shí)驗(yàn)動(dòng)量守恒的條件是什么？（2）實(shí)驗(yàn)得到什么樣的結(jié)果說(shuō)明系統(tǒng)動(dòng)量守恒？六、實(shí)驗(yàn)方案(1)先用天平稱量出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，注意使兩球球心在同一水平線上。(3)現(xiàn)將A球拉開(kāi)讓細(xì)繩與豎直方向夾角為θ，然后將細(xì)繩由靜止釋放，然后讓其與B球相撞，然后記下AB組合達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角β。(4)記錄對(duì)應(yīng)的θ和β。3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理六、實(shí)驗(yàn)方案3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理比較項(xiàng)前后質(zhì)量m1m2m1m2

時(shí)間θ1β1θ2β2

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論結(jié)論:碰撞前兩小球的動(dòng)量之和等于碰撞后兩小球的動(dòng)量之和。六、實(shí)驗(yàn)方案方案四：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒1、實(shí)驗(yàn)器材2、設(shè)計(jì)思路（1）如何調(diào)節(jié)使該實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)量守恒？（2）實(shí)驗(yàn)得到什么樣的結(jié)果說(shuō)明系統(tǒng)動(dòng)量守恒？六、實(shí)驗(yàn)方案3、實(shí)驗(yàn)步驟(1)先用天平稱量出兩個(gè)小車(chē)的質(zhì)量m1、m2。(2)安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，注意使兩小車(chē)重心在同一水平線上。(3)將固定帶有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊高，將小車(chē)放在軌道上，輕輕推動(dòng)小車(chē)，讓小車(chē)在軌道上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(4)將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并固定在小車(chē)A的一端，讓小車(chē)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(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；（6)關(guān)閉電源，取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)步驟(4)(5)(6)，選出較理想的紙帶如圖乙所示；六、實(shí)驗(yàn)方案比較項(xiàng)前后質(zhì)量m1m2

速度v1v共

動(dòng)量之和

4、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論在實(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。六、實(shí)驗(yàn)方案方案三：其它方案課堂小結(jié)實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證動(dòng)量守恒動(dòng)量定律2、物理量的測(cè)量4、條件1、實(shí)驗(yàn)思路④方案四：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒。3、數(shù)據(jù)分析①方案一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒②方案二：用平拋演示儀裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律③方案三：?jiǎn)螖[測(cè)速驗(yàn)證動(dòng)量守恒課堂反饋例題1.用如圖所示的裝置驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”。實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓A球從斜槽上某一固定位置由靜止釋放，P點(diǎn)為A球落點(diǎn)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(diǎn)的平均位置。O點(diǎn)是水平軌道末端在記錄紙上的豎直投影點(diǎn)，O、M、P、N位于同一水平面上。(1)除了圖中器材外，完成本實(shí)驗(yàn)還必須使用的器材有

（選填選項(xiàng)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(shí)驗(yàn)還必須使用的器材是天平、刻度尺、圓規(guī)。故選ABD。（2）實(shí)驗(yàn)利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)得小球速度，必要操作是安裝軌道時(shí)，軌道末端必須水平、每次必須從同一個(gè)高度靜止釋放小球、為使小球碰后不反彈，則實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)小球的質(zhì)量應(yīng)滿足m?>m?，軌道光滑與否對(duì)實(shí)驗(yàn)無(wú)影響。故選ABC。課堂反饋

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課堂反饋請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有

；(2)第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不理想，你認(rèn)為下列哪些同學(xué)的說(shuō)法有道理

；A．小劉認(rèn)為：把水平軌道左側(cè)略微墊高一點(diǎn)，使得滑塊在水平軌道上做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．小李認(rèn)為：測(cè)量位移時(shí)，A、B滑塊都應(yīng)該讀右側(cè)面所對(duì)的位置坐標(biāo)C．小王認(rèn)為：讀A、B滑塊左側(cè)面所對(duì)的位置坐標(biāo)D．小張認(rèn)為：讀滑塊A右側(cè)面的位置坐標(biāo)，讀滑塊B左側(cè)面的位置坐標(biāo)課堂反饋

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課堂反饋例題3.氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊，開(kāi)始時(shí)兩個(gè)滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧，滑塊間用繩子連接（如圖甲所示），繩子燒斷后，兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，圖乙為它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片，頻閃的頻率為10Hz，由圖可知：(1)A、B離開(kāi)彈簧后，應(yīng)該做

運(yùn)動(dòng)，已知滑塊A、B的質(zhì)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(shí)不相符合的地方是

。課堂反饋(2)若不計(jì)此失誤，分開(kāi)后，A的動(dòng)量大小為

kg·m/s，B的動(dòng)量的大小為

kg·m/s，本實(shí)驗(yàn)中得出“在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒”這一結(jié)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(gè)間隔(2)0.0180.018A、B兩滑塊作用前后總動(dòng)量相等，均為0【解析】（1）[1]A、B離開(kāi)彈簧后，不受彈力，氣墊導(dǎo)軌沒(méi)有摩擦，則兩滑塊均做勻速直線運(yùn)動(dòng)；[2]燒斷細(xì)線后，在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中，應(yīng)先做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)后，滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由圖中閃光照片可知，滑塊直接做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有加速過(guò)程，實(shí)際上A、B兩滑塊的第一個(gè)間隔都應(yīng)該比后面勻速時(shí)相鄰間隔的長(zhǎng)度小，故A、B兩滑塊的第一個(gè)間隔與事實(shí)不符。課堂反饋

課堂反饋例題4.在用圖示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律時(shí)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①先不放靶球B，將入射球A從斜槽上某點(diǎn)由靜止釋放，落到白紙上某點(diǎn)，重復(fù)該動(dòng)作10次，把10次落點(diǎn)用一個(gè)最小的圓圈起來(lái)，圓心標(biāo)為P點(diǎn)；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(diǎn)，重復(fù)該動(dòng)作10次，把A、B兩球10次落點(diǎn)分別用一個(gè)最小的圓圈起來(lái)，圓心分別標(biāo)為M、N點(diǎn)；課堂反饋

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課堂反饋例題5.如圖所示,用碰撞實(shí)驗(yàn)器可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的,但可以通過(guò)僅測(cè)量

(填選項(xiàng)前的字母)間接地解決這個(gè)問(wèn)題。

A.小球開(kāi)始釋放高度hB.小球拋出點(diǎn)距地面的高度h'C.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程課堂反饋