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(共24张PPT)
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）高中物理选择性必修第一册
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新 课 导 入
实 验 原 理 和 思 路
实 验 设 计 方 案
小 组 实 验 操 作
实 验 总 结 汇 报
课 堂 小 结
目录
学 习 目 标
7
物理观念：通过两个实验，使学生进一步理解动量守恒定律，
并且完善运动与力的观念。
科学思维：能根据碰撞模型，多角度证明实验过程满足动量守
恒；通过小组合作、思考讨论，设计多种实验方案,
培养综合分析能力。
学 习 目 标
科学探究：能依据已有知识合理设计实验方案，能合理地选择实
验器材，正确测得实验数据，分析实验数据，并形成
结论。
科学态度与责任：坚持实事求是的原则和严谨的科学态度，学会团
结合作，分享自己的思维看法并能客观的学习别
的同学的优秀观点。
1.提问：动量守恒的条件？
(1)系统不受外力。
(2)系统受到外力，但外力的合力为零。
(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，因而系统动量近似恒。
(4)系统在这一方向上动量守恒。
新 课 导 入
2.提问：生活中满足动量守恒的过程有哪些？
碰撞过程 火箭发射 爆炸等过程
实 验 设 计 思 路
这些物理量需要满足什么关系即可证明动量守恒？
问题引导1
如何设计实验，使两个物体所组成的系所受外力的矢量和近似为0？
问题引导2
问题引导3
需要测量哪些物理量，并且思考如何测量？
质量测量：天平
速度测量：
(1)光电门
(2)打点计时器
(3)平抛运动
碰撞中时间极短，内利远大于外力符合要求
举例说明
实 验 设 计 思 路
测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，
测出碰撞前的动量
p＝m1v1＋m2v2
测出碰撞后的动量
p′＝m1v1′＋m2v2′
看碰撞前、后动量是否守恒。
举 例
实 验 设 计 方 案
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
a．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。
b．实验思路：
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。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。
问题引导：气垫导轨是否需要调成水平，如果需要，有哪些办法
实 验 设 计 方 案
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
c. 实验情境设计
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。碰后共速。
3.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。
实 验 设 计 方 案
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
d.数据测量
（1）滑块的质量用天平直接测量。
（2）速度的测量：
v＝ ，式中的x为滑块上挡光板的宽度，t为滑块上的挡光板经过光电门的时间。由于挡光片的宽度是一样的，所以速度可以用 表示。
问题引导：实验中如果碰撞前后出现速度方向不一致，如何记录？
规定正方向，与正方向一致是正的数值，与正方向相反速度为负值。
实 验 设 计 方 案
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
e.实验数据记录表1.
质量m 时间t 次数 A滑块m1 B滑块m2 A碰前t1 B碰前t2 A碰后t'1 B碰后t'2
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实 验 设 计 方 案
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
e.实验数据记录表2.
总动量 次数
1
2
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f. 实验结论
在误差允许的范围内，如果＝, 碰撞前后两个小车的动量守恒。
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实 验 设 计 方 案
方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
g.误差分析
（1）碰撞中其他力(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。
（2）测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。
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实 验 设 计 方 案
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
a.实验器材：
斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等
问题引导1：两个小球的质量体积有什么要求？
问题引导2：如何得到小球碰撞前后的速度？
问题引导3：需要测量平抛的时间吗？
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实 验 设 计 方 案
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
b.总结实验思路
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（被碰小 球） 发生正碰。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。撞后的速度之比就等于它们落地时飞行的水平距离之比。
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实 验 设 计 方 案
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
c. 实验数据记录与处理
记录数据
m1碰前落在B，m1碰后落在A,m2碰后落在C,记录OB .OA 和OC的长度。
数据处理
m1OA=m1OB+m2OC
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实 验 设 计 方 案
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
实验 次数 入射小球A的 质量m1/g 被碰小球B的 质量m2/g OA (cm) OB (cm) OC (cm) 碰前 动量 碰后
动量
1
2
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d. 实验结论
在误差允许范围内，碰撞前两小球的动量之和等于碰撞后两小球的动量之和。
实验记录表
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实 验 设 计 方 案
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
e.注意事项
1.斜槽末端要切线要水平
2.每次小球下滑要从同一位置处由静止释放
3.要保证对心碰撞，两球必须半径相同，质量不同（如铁球碰铝球）
4.小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈
在里面，该小圆的圆心即为小球的平均落点
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小 组 实 验 操 作
分组实验：验证碰撞过程的动量守恒
a.分组：
1到3组进行第一个实验 ,4到6组同学分
组进行第二个实验，并记录数据。
b.分析和处理
组内思考讨论，进行数据分析
c.得出结论
小组内得出结论
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实 验 总 结 汇 报
质量m 时间t 次数 A滑块m1 B滑块m2 A碰前t1 B碰前t2 A碰后t'1 B碰后t'2
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方案一：研究气垫导轨上滑块
碰撞时的动量守恒
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
实验 次数 入射小球A的 质量m1/g 被碰小球B的 质量m2/g OA (cm) OB (cm) OC (cm) 碰前 动量 碰后
动量
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得出结论，分析各自实验中的误差和不足之处
同学们分组汇报
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例（2022·全国·统考高考真题）利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为m1 的滑块A与质量为m2 的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小 v1和 v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：
（1）调节导轨水平；
（2）测得两滑块的质量分别为0.510kg 和0.304kg 。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为______kg的滑块作为A。
（3）调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离S1与B的右端到右边挡板的距离 S2相等；
（4）使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2 ；
（5）将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤（4）。多次测量的结果如下表所示；
1 2 3 4 5
t1/s 0.49 0.67 1.01 1.22 1.39
t2/s 0.15 0.21 0.33 0.40 0.46
0.31 0.33 0.33 0.33
真题再现
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（6）表中的 k2=______（保留2位有效数字）；
（7） 的平均值为______；（保留2位有效数字）
（8）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由 判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，
则 的理论表达式为______（用 m1和 m2表示），本实验中其值为______（保留2位有效数字），若该值
与（7）中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。
【答案】 0.304 0.31 0.32
0.34
你答对了么？
真题再现
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课 堂 小 结
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反 思 与 收 获
谢谢观看

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