实验：验证动量守恒定律教案 【教学目标】 1．掌握动量守恒定律适用范围。 2．会用实验验证动量守恒定律。 【教学重难点】 会用实验验证动量守恒定律。 【教学过程】 一、实验思路 教师：两个物体在发生碰撞时，作用时间很短。根据动量定理，它们的相互作用力很大。如果把这两个物体看作一个系统，那么，虽然物体还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用，但是有些力的矢量和为0，有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。因此，在可以忽略这些外力的情况下，碰撞满足动量守恒定律的条件。 问题：我们应该怎样设计实验，使两个碰撞的物体所组成的系统所受外力的矢量和近似为0？ 学生思考，教师总结。 我们研究最简单的情况：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。应该尽量创造实验条件，使系统所受外力的矢量和近似为0。 二、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。 问题：想要验证动量守恒定律，需要测量哪些物理量？ 学生思考，教师总结： 根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。 教师：那么物体的质量我们可以直接用天平测量，物体碰撞前后的速度呢？ 学生回忆之前我们学习了哪些测量物体速度的方法。最后教师总结可行的方法进行实验的设计。 （一）方案一：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 1．实验步骤： （1）测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。 （2）安装：按照图甲所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平。 （3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下重垂线所指的位置O。 （4）放球找点，不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心F就是小球落点的平均位置。 （5）碰撞找点，把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置和被撞小球落点的平均位置N，如图所示。 （6）验证：连接N，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入m1·OP。 （7）结束：整理好实验器材放回原处。 2．数据处理： 验证的表达式：m1·OP=m1·OM+m2·ON （二）方案二：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 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。 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拉扣，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。 1．实验步骤： （1）测质量：用天平测出滑块的质量。 （2）安装：正确安装好气垫导轨。 （3）实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度（①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向）。 （4）验证：一维碰撞中的动量守恒。 2．数据处理 （1）滑块速度的测量：v＝Δx/Δt，式中Δx为滑块挡光片的宽度（仪器说明书上给出，也可直接测量），Δt为数字计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门的时间。 （2） ... ...
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