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选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律4 实验：验证动量守恒定律课文课件ppt
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这是一份选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律4 实验：验证动量守恒定律课文课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了目标体系构建，思维脉络，课前预习反馈，动量守恒，知识点1，实验思路，知识点2，物理量的测量，知识点3，数据分析等内容，欢迎下载使用。
4．实验：验证动量守恒定律
【学习目标】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，进行数据处理，得出实验结论，验证动量守恒定律。3．通过实验验证，进一步领会守恒思想。
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__________的条件。
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。需要测量物体的______，以及两个物体发生碰撞前后各自的______。物体的质量可用______直接测量。
选取质量不同的两个物体进行碰撞，测出物体的质量(m1，m2)和碰撞前后的速度(v1，v′1，v2，v2′)，若满足m1v1＋m2v2＝________________，则验证了碰撞前后总______守恒。
m1v′1＋m2v2′
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、____________、天平、______(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。2．实验原理：(1)调整导轨使之处于______状态，并使光电计时器系统正常工作。(2)速度的测量：记录光电门挡光片的宽度Δx以及光电计时器显示的挡光时间Δt，利用公式v＝____计算出两滑块碰撞前后的速度。
方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1．实验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量____同的小球，重垂线，复写纸，白纸，______，________，圆规，三角板等。2．实验的基本思想——转化法：不易测量量转化为易测量量的实验设计思想。3．实验原理：(1)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质量较小的小球发生碰撞，之后两小球都做______运动。(2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间______。如果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______。
1．实验装置：如图所示。
研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
(1)情境1：质量不同的两滑块，一静一动碰撞；(2)情境2：两滑块追碰、相向碰，碰撞后分开；(3)情境3：两滑块挤压弹簧后用细线连接，烧断细线后两滑块分开；(4)情境4：两滑块碰撞后，撞针插入橡皮泥中，使滑块连成一体。4．数据记录与处理(1)规定正方向，碰撞前后速度的方向与正方向相同为正，相反为负。(2)通过计算碰撞前后的总动量，检验是否满足动量守恒定律。
某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的不变量的实验。气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，导轨空腔内不断通入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。
(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节打点计时器的高度，直至滑块1拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先________________，然后___________，让滑块1带动纸带一起运动；
(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是__________________ ________________________。(4)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是______________________________。
滑块1、2碰撞前后的
质量与速度乘积的矢量和
纸带与打点计时器限位孔有摩擦
(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和。(4)计算结果不完全相等的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦。
1．某同学利用气垫导轨进行“研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒”实验，如图所示，其中图甲中两滑块相互碰撞的端面上分别装有弹性碰撞架，图乙中两滑块的碰撞端分别装有撞针和橡皮泥。
(1)分别用甲、乙两图的实验装置进行实验，碰撞时图____所示的装置动能损失得较小。(2)某次实验时使图乙中A、B滑块匀速相向滑动并发生碰撞，测得碰撞前A、B的速度大小分别为vA＝2 m/s，vB＝4 m/s，碰后A、B以共同的速度v＝0.8 m/s运动，方向与碰撞前A的运动方向相同，A、B的质量分别用mA、mB表示，以碰撞前A的运动方向为正方向，则验证此过程中动量守恒的表达式为__________________________；若表达式成立，则mAmB＝______。
2mA－4mB＝0.8(mA＋mB)
解析：(1)题图乙中两滑块碰撞后会连成一体，动能损失较大。(2)由题意知，mAvA－mBvB＝(mA＋mB)v，代入数据得2mA－4mB＝0.8(mA＋mB)，解得mAmB＝41。
1．测质量：用天平测出两个小球的质量，并选质量大的小球为入射小球。2．实验装置：将斜槽安装在水平桌面上，并调整斜槽使其末端水平，在地面上铺上白纸，上面再铺好复写纸，记下重垂线所指的位置O。3．实验操作：(1)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定位置处自由滚下。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P就是小球落点的平均位置。
研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
(2)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽固定位置处自由滚下，使它们发生碰撞，重复10次，用①中的方法，标出入射小球发生碰撞后落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。(3)连接O、N。测量线段OP、OM、ON的长度，将测量数据代入公式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立，如成立，则碰撞前后动量守恒。
4．注意事项(1)“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。(2)斜槽末端必须水平。(3)入射球的质量应大于被碰球的质量。(4)入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下。
如图所示，斜槽末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2，仍让球m1从斜槽同一高度滚下，并与球m2正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则：
(1)两小球质量的关系应满足___。A．m1＝m2 B．m1>m2C．m1
(4)若两小球质量之比为m1m2＝32，两球落点情况如下图所示，则碰撞前后动量是否守恒？
思路引导：本题中利用平抛运动的规律，巧妙的提供了一种测量小球碰撞前后速度的方法，既方便又实用。解析：(1)为防止反弹造成入射球返回斜槽，要求入射球质量大于被碰球质量，即m1>m2，故选B。(2)为保证两球从同一高度做平抛运动，实验中要求斜槽轨道末端的切线要调成水平。为保证实验有较好的可重复性以减小误差，实验中要求入射球每次从同一高度静止滚下。本实验是探究碰撞前后物理量的变化情况，故不需要斜槽轨道必须光滑，故选A、C、D。
(3)本实验必须测量的是两小球质量m1和m2，入射球m1单独飞出的水平距离和两小球m1和m2相碰后各自飞出的水平距离。因小球脱离轨道口后做的是相同高度的平抛运动，因此两球碰后落地时间相等，两小球水平分运动的时间也相等，故可以利用水平距离的测量代替速度的测量，所以不需要测量桌面离地的高度及两小球碰后落地的时间。故选A、F、G。
2．某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示。将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，探究系统的动量是否守恒。
(1)实验还必须有的器材是______________________；(2)需直接测量的数据是_____________________________________ _______________________；(3)若系统动量守恒，需要验算的表达式是____________。
刻度尺、天平、重垂线
两木块的质量m1和m2，两木块落地点到桌
面边缘的水平距离s1和s2
1．(2021·山西省临汾市高三开学摸底考试)如图(a)所示中，水平放置的气垫导轨上有A、B两个质量相同的滑块，滑块上的挡光片宽度均为d，A位于导轨的左端，B位于导轨中间，A、B间和B与导轨右端之间各有一个光电门。用手推一下A，A向右运动与B发生碰撞并粘到一起，测得A通过光电门1的挡光时间为t1，A、B一起通过光电门2时B上挡光片的挡光时间为t2。完成下列填空：
(1)A通过光电门1时的速度大小为____(用题中给出的物理量的符号表示)。(2)用游标卡尺测量d时的示数如图(b)所示，则d＝_______cm。(3)当t1＝______(用题中给出的物理量的符号表示)时，A、B组成的系统碰撞前后的动量守恒。
2．(2021·山东省安丘一中高二上学期检测)用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使质量为mA的A球从斜槽上某一固定点G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。把质量为mB的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，与B球碰撞后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。得到了如图乙所示的三个落地处P、Q、R。
(1)入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，目的是__________ ___________________________。(2)请在图乙中读出OP＝_______________________cm。(3)由图乙可以判断出Q是_____________球的落地点。(4)为了验证碰撞前后总的动量守恒，该同学只需验证表达式________________________。
A每次都以相同的速度飞出槽口
17.5(17.2～18.0)
mA·OQ＝mA·OP＋mB·OR
4．实验：验证动量守恒定律
【学习目标】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，进行数据处理，得出实验结论，验证动量守恒定律。3．通过实验验证，进一步领会守恒思想。
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__________的条件。
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。需要测量物体的______，以及两个物体发生碰撞前后各自的______。物体的质量可用______直接测量。
选取质量不同的两个物体进行碰撞，测出物体的质量(m1，m2)和碰撞前后的速度(v1，v′1，v2，v2′)，若满足m1v1＋m2v2＝________________，则验证了碰撞前后总______守恒。
m1v′1＋m2v2′
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、____________、天平、______(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。2．实验原理：(1)调整导轨使之处于______状态，并使光电计时器系统正常工作。(2)速度的测量：记录光电门挡光片的宽度Δx以及光电计时器显示的挡光时间Δt，利用公式v＝____计算出两滑块碰撞前后的速度。
方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1．实验器材：铁架台，斜槽轨道，两个大小相等、质量____同的小球，重垂线，复写纸，白纸，______，________，圆规，三角板等。2．实验的基本思想——转化法：不易测量量转化为易测量量的实验设计思想。3．实验原理：(1)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质量较小的小球发生碰撞，之后两小球都做______运动。(2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间______。如果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______。
1．实验装置：如图所示。
研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
(1)情境1：质量不同的两滑块，一静一动碰撞；(2)情境2：两滑块追碰、相向碰，碰撞后分开；(3)情境3：两滑块挤压弹簧后用细线连接，烧断细线后两滑块分开；(4)情境4：两滑块碰撞后，撞针插入橡皮泥中，使滑块连成一体。4．数据记录与处理(1)规定正方向，碰撞前后速度的方向与正方向相同为正，相反为负。(2)通过计算碰撞前后的总动量，检验是否满足动量守恒定律。
某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的不变量的实验。气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，导轨空腔内不断通入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。
(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节打点计时器的高度，直至滑块1拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先________________，然后___________，让滑块1带动纸带一起运动；
(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是__________________ ________________________。(4)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是______________________________。
滑块1、2碰撞前后的
质量与速度乘积的矢量和
纸带与打点计时器限位孔有摩擦
(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和。(4)计算结果不完全相等的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦。
1．某同学利用气垫导轨进行“研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒”实验，如图所示，其中图甲中两滑块相互碰撞的端面上分别装有弹性碰撞架，图乙中两滑块的碰撞端分别装有撞针和橡皮泥。
(1)分别用甲、乙两图的实验装置进行实验，碰撞时图____所示的装置动能损失得较小。(2)某次实验时使图乙中A、B滑块匀速相向滑动并发生碰撞，测得碰撞前A、B的速度大小分别为vA＝2 m/s，vB＝4 m/s，碰后A、B以共同的速度v＝0.8 m/s运动，方向与碰撞前A的运动方向相同，A、B的质量分别用mA、mB表示，以碰撞前A的运动方向为正方向，则验证此过程中动量守恒的表达式为__________________________；若表达式成立，则mAmB＝______。
2mA－4mB＝0.8(mA＋mB)
解析：(1)题图乙中两滑块碰撞后会连成一体，动能损失较大。(2)由题意知，mAvA－mBvB＝(mA＋mB)v，代入数据得2mA－4mB＝0.8(mA＋mB)，解得mAmB＝41。
1．测质量：用天平测出两个小球的质量，并选质量大的小球为入射小球。2．实验装置：将斜槽安装在水平桌面上，并调整斜槽使其末端水平，在地面上铺上白纸，上面再铺好复写纸，记下重垂线所指的位置O。3．实验操作：(1)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定位置处自由滚下。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P就是小球落点的平均位置。
研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
(2)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽固定位置处自由滚下，使它们发生碰撞，重复10次，用①中的方法，标出入射小球发生碰撞后落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。(3)连接O、N。测量线段OP、OM、ON的长度，将测量数据代入公式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立，如成立，则碰撞前后动量守恒。
4．注意事项(1)“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。(2)斜槽末端必须水平。(3)入射球的质量应大于被碰球的质量。(4)入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下。
如图所示，斜槽末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2，仍让球m1从斜槽同一高度滚下，并与球m2正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则：
(1)两小球质量的关系应满足___。A．m1＝m2 B．m1>m2C．m1
(4)若两小球质量之比为m1m2＝32，两球落点情况如下图所示，则碰撞前后动量是否守恒？
思路引导：本题中利用平抛运动的规律，巧妙的提供了一种测量小球碰撞前后速度的方法，既方便又实用。解析：(1)为防止反弹造成入射球返回斜槽，要求入射球质量大于被碰球质量，即m1>m2，故选B。(2)为保证两球从同一高度做平抛运动，实验中要求斜槽轨道末端的切线要调成水平。为保证实验有较好的可重复性以减小误差，实验中要求入射球每次从同一高度静止滚下。本实验是探究碰撞前后物理量的变化情况，故不需要斜槽轨道必须光滑，故选A、C、D。
(3)本实验必须测量的是两小球质量m1和m2，入射球m1单独飞出的水平距离和两小球m1和m2相碰后各自飞出的水平距离。因小球脱离轨道口后做的是相同高度的平抛运动，因此两球碰后落地时间相等，两小球水平分运动的时间也相等，故可以利用水平距离的测量代替速度的测量，所以不需要测量桌面离地的高度及两小球碰后落地的时间。故选A、F、G。
2．某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示。将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，探究系统的动量是否守恒。
(1)实验还必须有的器材是______________________；(2)需直接测量的数据是_____________________________________ _______________________；(3)若系统动量守恒，需要验算的表达式是____________。
刻度尺、天平、重垂线
两木块的质量m1和m2，两木块落地点到桌
面边缘的水平距离s1和s2
1．(2021·山西省临汾市高三开学摸底考试)如图(a)所示中，水平放置的气垫导轨上有A、B两个质量相同的滑块，滑块上的挡光片宽度均为d，A位于导轨的左端，B位于导轨中间，A、B间和B与导轨右端之间各有一个光电门。用手推一下A，A向右运动与B发生碰撞并粘到一起，测得A通过光电门1的挡光时间为t1，A、B一起通过光电门2时B上挡光片的挡光时间为t2。完成下列填空：
(1)A通过光电门1时的速度大小为____(用题中给出的物理量的符号表示)。(2)用游标卡尺测量d时的示数如图(b)所示，则d＝_______cm。(3)当t1＝______(用题中给出的物理量的符号表示)时，A、B组成的系统碰撞前后的动量守恒。
2．(2021·山东省安丘一中高二上学期检测)用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球碰撞来验证动量守恒定律。实验时先使质量为mA的A球从斜槽上某一固定点G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。把质量为mB的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，与B球碰撞后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。得到了如图乙所示的三个落地处P、Q、R。
(1)入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，目的是__________ ___________________________。(2)请在图乙中读出OP＝_______________________cm。(3)由图乙可以判断出Q是_____________球的落地点。(4)为了验证碰撞前后总的动量守恒，该同学只需验证表达式________________________。
A每次都以相同的速度飞出槽口
17.5(17.2～18.0)
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