实验：验证动量守恒定律同步课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

1.4

实验：验证动量守恒定律第一章动量守恒定律

人教版（2019）选修第一册1.能根据已有知识合理设计实验方案。2.能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。3.能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论。4.坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误观点。学习目标一、实验思路m1v'1+m2v'2=

m1v1+m2v2验证通常采用匀速运动、平抛运动等，借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。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，满足动量守恒的条件。思考：满足上述的过程有哪些？思考：在方案设计时，

⑴实验中所研究的系统由哪些物体组成的？

⑵怎样创造实验条件，使系统所受外力的矢量和近似为0。

⑶需要测量哪些物理量呢？质量、速度

天平

1.物理量：2.测量工具m2v2v2′m1v1v1′；质量：

速度：①

数字计数器测速（光电门测速）②

平抛测速③

打点计时器测速④

频闪照片测速⑤

单摆测速d—遮光条宽度Δt—遮光条经过光电门的时间据实验原理来确定待测物理量：

m1v'1+m2v'2=

m1v1+m2v2二、物理量的测量碰撞前碰撞后质量m/kgm1m2m1m2

速度v/(m·s-1)v1v2v1'v2'

总动量/(kg·m·s-1)

2.检验关系式是否成立1.实验数据记录在表格中，分别计算两物体碰撞前后的总动量。三、数据分析

m1v'1+m2v'2=

m1v1+m2v2情形2：运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。情形3：两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右

情形1：m1＞m2，

运动滑块1撞击静止滑块2。m1v=(m1+m2)v共1.原理

0=m1v1-m2v2m1v1=m1v1'+m2v2'实验方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒弹性碰撞架若两个相同宽度的遮光片，则遮光片宽度可不测量2.实验器材

气垫导轨（含气泵）、光电计时器、天平、滑块两个(带挡光片)、弹簧片（或弹簧）、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。(1)用天平测出两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中，记录下用游标卡尺测出的挡光片的宽度d（可采用两个相同宽度的遮光片）。

3.实验步骤（情形1为例）(2)气垫导轨上安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。调节导轨下面的

调节旋钮，直到水平仪中的气泡位于中央，此时导轨水平。

(3)接通气泵电源，向气垫导轨通入压缩空气。(4)按照实验情形1，把滑块2放在气垫导轨中间，使滑块1挤压导轨左端弹射架上

的橡皮筋后释放滑块1。(5)记录滑块1通过光电门的时间t1，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门的时间

t1'、t2'。滑块碰撞后分开12结论:碰撞前两滑块的动量之和等于碰撞后两滑块的动量之和。4.数据处理⑵调整气垫导轨时要利用水平仪确保导轨水平。

碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2

速度v1v2v1'v2'

总动量

⑴气垫导轨要防止划伤,禁止在不通气的情况下将滑块在轨面上滑动。思考：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？

在实验前规定正方向，若物体运动方向于规定正方向相反，则记录为负值。【注意事项】例题1

利用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：

a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA，mB

b.调整气垫导轨，使导轨处于水平

c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上

d.用刻度尺测出滑块A的左端至挡板C的距离L1

e.按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A，B运动时间的计时器开始工作。当A，B滑块分别碰撞C，D挡板时停止计时，记下滑块A，B分别到达挡板C，D的运动时间t1和t2⑴实验中还应测量的物理量是_________________________⑵利用上述测量的实验数据，得出关系式__________________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的和。上式中算得的A，B两滑块的mv大小不相等，产生误差的原因是_____________________________________________。（至少说三条）滑块B的右端至D板的距离L2

偶然误差：测量时间、距离、质量等存在误差；系统误差：由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差。视频：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1.原理12

如图所示，质量较大的小球从斜槽上固定位置滚下来，跟放在斜槽末端的另一质量较小的球发生碰撞后都做平抛运动。

⑴两小球的质量m1、m2（

m1

>m2

）。

若在实验误差允许的范围内m1OP=

，就验证了小球组成的系统碰撞前后总动量守恒。⑵不放被碰小球，入射小球落地时水平距离

OP。⑶入射小球与被碰小球碰撞后，落地时二者水平距离

OM和

ON。m1OM+m2ON实验方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒2.实验器材

斜槽、重垂线、大小相同而质量不等的小球两个、白纸、复写纸、刻度尺、圆规、三角板、天平。⑴用天平测出两小球的质量m1、m2，并选定质量大的小球为入射小球。

3.实验步骤

⑵按图示安装好实验装置。将斜槽固定在桌边，使斜槽末端切线水平。如何判断斜槽末端切线是否水平？⑶在水平地面上适当位置铺放白纸，再在白纸上面铺放复写纸，然后在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球碰前的位置。⑷先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次。用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心就是入射小球无碰撞时的落地点P。圆心即为小球平均落点⑸把被碰小球放在轨道末端，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰,重复10次，按照步骤(4)的方法找出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。

⑹连接ON，用刻度尺量出线段OP、OM、ON的长度，将测量数据填入表中。⑺整理实验器材。4.数据处理

实验次数m1/gm2/g0P/(cm)OM/(cm)ON/(cm)123

把两小球的质量和相应位置的数值代入公式，看如下表达式在误差允许范围内是否成立。

m1·OP=m1·OM+

m2·ON

结论:碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。(1)斜槽末端的切线必须水平。【注意事项】(2)两小球要大小相同，选质量较大的小球作为入射小球。(3)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。思考：有的斜槽轨道装置，在轨道末端设置一个可转动的小立柱，它起什么作用？视频：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒例题2某同学在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验室具备的实验器材有：斜槽轨道，两个大小相等、质量不同的小钢球A、B，刻度尺，白纸，圆规，重垂线一条。实验装置及实验中小球运动轨迹及落点平均位置如图甲所示。AB⑵实验中若小球A的质量为m1，小球B的质量为m2，当m1>m2时，实验中记下了O、M、P、N四个位置，若满足____________________________（用m1、

m2、OM、OP、ON表示），则说明碰撞中动量守恒。

⑴对于实验中注意事项、测量器材和需测量的物理量，下列说法中正确的（

）

A.实验前轨道的调节应注意使槽的末端的切线水平B.实验中要保证每次A球从同一高处由静止释放C.实验中还缺少的测量器材有复写纸和秒表D.实验中需测量的物理量只有线段OP、OM和ON的长度m1·OP=m1·OM+m2·ON⑶