高中物理选择性必修一优质课公开课1.4.pdf

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4.实验:验证动量守恒定律

必备知识·自主学习关键能力·合作探究随堂演练·自主检测

课标要求

1.掌握验证动量守恒定律的实验思路和实验方法,明确实验所需测

量的物理量.

2.设计实验方案,合理选择器材,进行实验操作和数据处理,得出

实验结论.

思维导图

必备知识·自主学习

一、实验目的

1.掌握动量守恒的条件.

2.验证动量守恒定律.

二、实验思路及装置

如图1所示,让一个质量较大的小球从斜槽上滚下,与放在斜槽末端

的另一大小相等、质量较小的球发生碰撞,之后两小球都做平抛运

动.

由于两小球下落的高度相同,所以它们的飞行时间________.如果

相等

用小球的飞行时间作时间单位,那么小球飞出的水平距离在数值上就

等于它的水平速度.因此,只需测出两小球的质量m、m和不放被碰

12

小球时入射小球在空中飞出的水平距离OP,以及碰撞后入射小球与

被碰小球在空中飞出的水平距离OM和ON(如图2所示).若在实验误差

允许的范围内m·OP与m·OM+m·ON相等,就验证了两个小球碰撞

112

前后的总动量守恒.

[导学1]

质量大的小球作为入射球,质量小的小球作为被碰小球,目的是为

了防止碰撞后入射小球反弹,滑回轨道再滑回做平抛运动的初速度会

减小,使实验误差增大,甚至可能导致实验失败.

三、实验步骤

1.取两个大小相同的小球,测出它们的质量m、m.

12

2.按图1所示安装好实验装置并使斜槽末端水平.

3.在地上铺一张白纸,在白纸上铺放复写纸.

4.在白纸上记下重垂线所指的位置O(如图2所示),它表示两小球做

平抛运动的初始位置的水平投影.

5.先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上某一高度处静止滚下,重复10

次,用圆规画一个尽可能小的圆,把所有的小球落点圈在里面,圆心就是

入射小球发生直接平抛的落地点P(如图3所示).

6.把被碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从同一高度由静止滚下,使

它们发生正碰,重复10次,仿照上一步骤得到入射小球落地点的平均位置

M和被碰小球落地点的平均位置N(如图3所示).

7.过O和N在纸上作一直线.

8.用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度.

9.把两小球的质量和相应的数值代入m·OP=m·OM+m·ON,看看是

112

否成立.

四、误差分析

1.系统误差

(1)碰撞是否为一维碰撞,是产生误差的一个原因,设计实验方案时

应保证碰撞为一维碰撞.

(2)碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影响是带来误差的又一个原

因,实验中要合理控制实验条件,避免除碰撞时相互作用力外的其他

力影响物体速度.

2.偶然误差

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,尽量减少偶然误差的影响.

五、注意事项

1.斜槽末端的切线必须水平.

2.入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放.

3.选质量较大的小球作为入射小球.

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.

[导学2]

从实验原理的分析可知,实验中直接测量的物理量是入射小球和被

碰小球的质量和平抛运动的水平位移.

关键能力·合作探究

探究点一实验原理与操作

典例示范

例1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.但是,可以

通过仅测量________(填选项前的符号),间接地解决这个问题.

C

A.小球开始释放的高度h

B.小球

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