第4节　实验：验证动量守恒定律（课件 教案 学案 练习四份打包）高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

第4节　实验：验证动量守恒定律 学习目标　1.理解验证在碰撞中动量守恒的基本思路。2.掌握在同一条直线上两个物体碰撞前、后速度的测量方法。3.知道实验数据的处理方法。4.体会将不易测量量转化为易测量量的实验设计思想。 一、实验目的 1.明确验证动量守恒定律的基本思路。 2.验证一维碰撞中的动量守恒。 3.知道实验数据的处理方法。 二、实验方案 方案1　研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 利用气垫导轨来减小摩擦力，利用数字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。 (1)实验器材：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、挡光片等。 (2)物理量的测量 ①质量的测量：用天平测量两滑块的质量m1、m2。 ②速度的测量：v＝，式中的d为滑块上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块上的挡光片经过光电门的时间。 (3)本实验可以研究以下几种情况： 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，滑块碰撞后随即分开。 ②在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，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搭扣，碰撞时它们也会连成一体。 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，两个滑块由静止向相反方向运动。 【思考】 (1)光电门测量速度的原理是什么？ 提示　v＝＝，其中d为遮光片的宽度，Δt为数字计时器显示的遮光片经过光电门的时间。 (2)如何调整使系统受到的合外力为0 提示　导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或匀速直线运动。 (3)如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？ 提示　在实验前规定正方向，若物体运动方向与规定正方向相反，则记录为负值。 (4)若两个遮光片的宽度相同，遮光片宽度需不需要测量？写出验证上面三种情况动量守恒的表达式。 提示　①mA＞mB，运动滑块A撞击静止滑块B mAv1＝mAv2＋mBv3―→＝＋。 ②运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起 mAv＝(mA＋mB)v共―→＝。 ③两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右 0＝mAvA－mBvB―→＝ 可见，若两个遮光片的宽度相同，遮光片宽度不需要测量。 方案2　研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。让一个质量较大的小球(入射小球)从斜槽上滚下，跟放在斜槽末端的另一个大小相同、质量较小的小球(被碰小球)发生碰撞。使入射小球从斜槽不同高度处滚下，测出两球的质量以及它们每次碰撞前后的速度，就可以验证动量守恒定律。 (1)实验器材：铁架台、斜槽轨道，两个大小相等、质量不同的小球，铅垂线，复写纸，白纸，天平，刻度尺，圆规，三角板等。 (2)物理量的测量 ①质量的测量：用天平测量两小球的质量m1、m2。 ②速度的测量：两球碰撞前后的速度，可以利用平抛运动的知识求出。 (3)实验步骤 ①不放被碰小球，让入射小球m1从斜槽上某一位置由静止滚下，记录平抛的落点P及水平位移OP。 ②在斜槽水平末端放上被碰小球m2，让m1从斜槽同一位置由静止滚下，记下两小球离开斜槽做平抛运动的落点M、N及水平位移OM、ON。 (4)数据公析 由OP＝v1t，OM＝v1′t，ON＝v2′t 得v1＝，v1′＝，v2′＝。 可知，小球碰撞后的速度之比等于它们落地时飞行的水平距离之比，因此这个实验可以不测量速度的具体数值，只需验证m1·OP＝m1·OM＋m2·ON是否成立就可以验证动量守恒定律是否成立。 【思考】 (1)如何 ... ...