实验：验证动量守恒定律课件

第一单元动量守恒定律4.实验：验证动量守恒定律1物理观念：在了解系统、内力和外力的基础上，探究动量守恒定律。感受动量守恒定律在自然界中的普遍适用性。2科学思维：在系统对象的分析下，理解掌握动量守恒定律满足的条件。培养学生思考分析能力。培养建构模型能力。能够推理论证生产生活中的有关现象，并提出创新性实验方案。3科学探究：经历对动量守恒的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题。能在观察和实验中发现问题、提出合理猜想与假设；具有设计探究方案和获取证据的能力。解释并交流实验成果和创新经验。4科学态度与责任：具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，形成探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度，具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解。核

心

素

养一、驱动问题向一边拉扯小球，从静止释放小球和V形滑片车。观察小车在小球的反复敲击下能否持续向一侧不断前进呢。如果不能，能解释为什么吗？我们可以怎么去验证碰撞过程动量的守恒量呢？怎样操作，才会让小车持续向一侧运动下去呢？点击视频播放一、驱动问题一、驱动问题气垫导轨往往和光电门配合使用，气垫导轨是通过什么方式创造一个近似无摩擦环境的？

光电门的测量的对象是什么，在使用的时候挡光片的宽度应该怎么选取？二、驱动问题系统动量守恒的条件是什么？(1)系统不受外力；(理想条件)(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件)(3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件）(4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件)三、实验思路寻找一个碰撞过程：（1）

该碰撞过程需满足动量守恒定律的条件。（或外力近似可忽略）（2）为了实验简单，选择一维碰撞。ABAB碰前碰中碰后四、物理量的测量

在一维碰撞下,令两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1'、v2',如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致,取正值,反之则取负值。测出m1、m2,v1、v2,v1'、v2',测量质量和速度v1m1m2五、数据分析怎么验证动量守恒定律

ABm1m2m1m2m1m2AB如果速度的方向与设定的坐标轴的正方向一致,取正值,反之则取负值。带入m1、m2,v1、v2,v1'、v2',若m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',

那么碰撞中动量守恒。六、实验方案方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。2.实验设计：①气垫导轨:满足外力为零的条件，且为一维碰撞；②光电门:测速度，天平测质量(1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。(2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。(3)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。(4)使两滑块依次发生上图三种碰撞情况，计算滑块碰撞前后的速度。(5)改变滑块质量，重复步骤(4)。(6)整理实验仪器，数据处理，寻找守恒量。弹性碰撞架3.实验步骤：六、实验思路方式一：选取两个质量滑块，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。（弹性碰撞）m1m2v14.现场视频：六、实验方案方式二：在两个滑块的碰撞端分别贴双面胶，或者在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时它们会连成一体。（非弹性碰撞）六、实验方案5.实验数据记录与处理：mA＞mB,运动滑块A撞击静止滑块B。两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右

弹性碰撞架mAv1=mA·v2+mBv3mAv=(mA+mB)v共0=mAvA-mBvB运动滑块A撞击静止滑块B，撞后两者粘在一起。六、实验方案5.实验数据记录与处理：比较项前后质量m1m2m1m2

时间t1t2t1't2'

之和

实验结论在实验误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒。六、实验方案6.思考：以上各种情况中，碰撞前后物体的动能之和有什么变化？设法检验你的猜想。测量2个滑块的质量，碰撞前的速度和碰撞后的速度，通过计算，可比较出碰撞前后物体的动能之和的变化。实验的第一种情况：动能之和不变；实验的第二种情况：动能之和减小实验的第三种情况：动能之和增大六、实验方案方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律

1.实验器材：斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、天平（附砝码）、毫米刻度尺、复写纸、白纸、圆规、小铅锤。注意：m1

>m2，以免碰撞后小球反弹。六、实验方案2.实验原理：

质量分别为m1和m2的两小球A、B发生正碰，碰撞前A的速度是v1，球B静止，碰撞后速度分别是v1′和v2′，根据动量守恒定律，应有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′。

如图，让球A从同一位置C释放，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离lOP，再测出碰撞后球A、B分别飞出的水平距离lOM、lON，只要验证：m1lOP＝m1lOM＋m2lON，即可验证动量守恒定律。六、实验方案3.实验步骤：1）.用天平测出两个小球的质量。2）.将斜槽固定在桌边并使其末端水平。在地板上铺白纸和复写纸，通过小铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点O。3）.首先让球A从斜槽点C由静止释放，落在复写纸上，如此重复多次。4）.再将球B放在槽口末端，让球A从点C由静止释放，撞击球B，两球落到复写纸上，如此重复多次。六、实验方案圆心即为小球平均落点5）.取下白纸，用圆规找出落点的平均位置点P、点M和点N，用刻度尺测出lOP、lOM和lON。6）.改变点C位置，重复上述实验步骤。六、实验方案4.现场视频：点击视频播放六、实验方案5.实验数据记录与处理：用刻度尺测出线段OM、OP、ON的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立。PMNOm1m2实验结论结论:碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。m1OP=m1OM+m2ON六、实验方案6.注意事项：1.做实验时必须调整斜槽末端的切线沿水平方向（判断斜槽末端水平的方法：将小球放到斜槽末端任一位置，均不滚动）。2.同一次实验中，必须保证球A每次都从斜槽上同一点由静止释放。3.实验时，必须保证球A的质量大于球B的质量。（避免A球被弹回）4.要保证对心碰撞，两球必须大小相等；5.找P、M、N各点的平均位置时，用圆规画最小的圆将所有落点包含在内，则圆心的位置即为各点的平均位置。六、实验方案方案三：单摆测速验证动量守恒1、实验器材2、设计思路（1）该实验动量守恒的条件是什么？（2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？六、实验方案(1)先用天平称量出两个小球的质量m1、m2。(2)安装好实验装置，注意使两球球心在同一水平线上。(3)现将A球拉开让细绳与竖直方向夹角为θ，然后将细绳由静止释放，然后让其与B球相撞，然后记下AB组合达到最高点时细绳与竖直方向的夹角β。(4)记录对应的θ和β。3、实验数据记录与处理六、实验方案3、实验数据记录与处理比较项前后质量m1m2m1m2

时间θ1β1θ2β2

4、实验结论结论:碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。六、实验方案方案四：用打点计时器验证动量守恒1、实验器材2、设计思路（1）如何调节使该实验装置动量守恒？（2）实验得到什么样的结果说明系统动量守恒？六、实验方案3、实验步骤(1)先用天平称量出两个小车的质量m1、m2。(2)安装好实验装置，注意使两小车重心在同一水平线上。(3)将固定带有打点计时器的一端垫高，将小车放在轨道上，轻轻推动小车，让小车在轨道上做匀速直线运动。(4)将纸带穿过打点计时器并固定在小车A的一端，让小车B静止的放置在木板上；（5）先接通电源，再释放纸带，接着与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体继续运动；（6)关闭电源，取下纸带，换上新纸带，重复步骤(4)(5)(6)，选出较理想的纸带如图乙所示；六、实验方案比较项前后质量m1m2

速度v1v共

动量之和

4、实验数据记录与处理5、实验结论在实验误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒。六、实验方案方案三：其它方案课堂小结实验

验证动量守恒动量定律2、物理量的测量4、条件1、实验思路④方案四：用打点计时器验证动量守恒。3、数据分析①方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒②方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律③方案三：单摆测速验证动量守恒课堂反馈例题1.用如图所示的装置验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放，P点为A球落点的平均位置；再把半径相同的B球放在水平轨道末端，将A球仍从原位置由静止释放，M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，O、M、P、N位于同一水平面上。(1)除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材有

（选填选项前的字母）。A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．圆规课堂反馈

课堂反馈例题1.【答案】(1)ABD(2)ABC(3)m1OP=m1OM+m2ON

m1:m2=19:5【解析】（1）除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材是天平、刻度尺、圆规。故选ABD。（2）实验利用平抛运动规律测得小球速度，必要操作是安装轨道时，轨道末端必须水平、每次必须从同一个高度静止释放小球、为使小球碰后不反弹，则实验中两个小球的质量应满足m₁>m₂，轨道光滑与否对实验无影响。故选ABC。课堂反馈

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课堂反馈请回答下列问题：(1)为完成该实验，还需要的实验器材有

；(2)第一次实验数据不理想，你认为下列哪些同学的说法有道理

；A．小刘认为：把水平轨道左侧略微垫高一点，使得滑块在水平轨道上做匀速直线运动B．小李认为：测量位移时，A、B滑块都应该读右侧面所对的位置坐标C．小王认为：读A、B滑块左侧面所对的位置坐标D．小张认为：读滑块A右侧面的位置坐标，读滑块B左侧面的位置坐标课堂反馈

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课堂反馈例题3.气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接（如图甲所示），绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10Hz，由图可知：(1)A、B离开弹簧后，应该做

运动，已知滑块A、B的质量分别为200g、300g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是

。课堂反馈(2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为

kg·m/s，B的动量的大小为

kg·m/s，本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是

。课堂反馈例题3.【答案】(1)匀速直线A、B两滑块的第一个间隔(2)0.0180.018A、B两滑块作用前后总动量相等，均为0【解析】（1）[1]A、B离开弹簧后，不受弹力，气垫导轨没有摩擦，则两滑块均做匀速直线运动；[2]烧断细线后，在弹簧恢复原长的过程中，应先做加速运动，当弹簧恢复原长后，滑块做匀速直线运动，由图中闪光照片可知，滑块直接做匀速直线运动，没有加速过程，实际上A、B两滑块的第一个间隔都应该比后面匀速时相邻间隔的长度小，故A、B两滑块的第一个间隔与事实不符。课堂反馈

课堂反馈例题4.在用图示的装置验证动量守恒定律时，实验步骤如下：①先不放靶球B，将入射球A从斜槽上某点由静止释放，落到白纸上某点，重复该动作10次，把10次落点用一个最小的圆圈起来，圆心标为P点；②在斜槽末端放上球B，将A从斜槽上同一位置由静止释放，与球B碰后落到白纸上某两点，重复该动作10次，把A、B两球10次落点分别用一个最小的圆圈起来，圆心分别标为M、N点；课堂反馈

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课堂反馈例题5.如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但可以通过仅测量

(填选项前的字母)间接地解决这个问题。

A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度h'C.小球做平抛运动的射程课堂反馈