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选择性必修 第一册第3节 科学验证:动量守恒定律背景图课件ppt
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这是一份选择性必修 第一册第3节 科学验证:动量守恒定律背景图课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了学习目标，知识梳理，基础演练，ABC，随堂检测，0cm等内容，欢迎下载使用。
1.通过分析教材提供的实验方案，学习根据要求设计实验的方法.2.理解实验中速度测量的原理.3.通过设计创新实验方案培养学生的创新精神.
一、实验目的 利用钢球和玻璃球的碰撞验证动量守恒定律.二、实验器材斜槽、钢球和玻璃球、天平、复写纸、白纸等.
三、实验原理与设计用如图所示的装置验证动量守恒定律。让球A从同一位置C释放(C未画出)，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离sOP，再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离sOM、sO′N，如图所示.只要验证m1sOP＝m1sOM＋m2sO′N，即可验证动量守恒定律.
思考：实验时需不需要测出或计算出小球做平抛运动的时间?提示：不需要，因为验证时时间约掉了.
四、实验步骤1.测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球.2.安装：按照实验原理安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平.3.铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好.利用重垂线在白纸上分别标注斜槽水平段端口、靶球初位置(支球柱)在白纸平面的投影点O和O′.4.单球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，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.
5.碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽上同一高度处自由滚下，使它们发生碰撞，重复10次.用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N，如图所示.改变入射小球的释放高度，重复实验.
6.小球水平射程的测量：测量线段OP、OM、O'N的长度.
五、数据处理验证的表达式：m1·sOP=m1·sOM+m2·sO′N.六、误差分析1.系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，碰撞是否为一维.2.偶然误差：主要来源于对质量和长度的测量.
七、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.
正误判断.(1)利用斜槽验证动量守恒时，同一次实验释放小球的位置可以不同.( )(2)利用斜槽验证动量守恒时，必须测量两小球的质量.( )(3)利用斜槽验证动量守恒时，两小球碰后的速度大小可以用它们做平抛运动的水平距离替代.( )(4)利用斜槽验证动量守恒时，斜槽末端不需要调整到水平.( )(5)利用斜槽验证动量守恒时，入射小球的质量可以小于被碰小球的质量.( )
例1.某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证碰撞过程中的动量守恒，图中PQ是斜槽，QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置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.再把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，和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.图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图所示，其中刻度尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，刻度尺的零点与O点对齐.
(1)碰撞后B球的水平射程应取为 cm.
提示：围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点，sB=64.8 cm.
(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是 . A.水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离B.A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离C.A球与B球的质量D.G点相对于水平槽面的高度
提示：还应测出未放B球时，A球落点位置到O点的距离，A球和B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离及A、B两球的质量.
例2.某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”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、光电门等组成.
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向气垫导轨中通入压缩空气；③接通光电计时器；
④把滑块2静止放在气垫导轨中间适当位置；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1=10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2=49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3=8.35 ms；⑧测出挡光片的宽度d=5 mm，测得滑块1的质量为m1=300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2=200 g.
(1)实验中气垫导轨的作用是：A. ，B. . (2)碰撞前滑块1的速度v1为 m/s，碰撞后滑块1的速度v2为 m/s，滑块2的速度v3为 m/s.(结果均保留两位有效数字)
大大减小因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差
保证两个滑块的碰撞是一维的
(3)在误差允许的范围内，通过本实验能否验证动量守恒定律?通过对实验数据的分析说明理由.
提示：系统碰撞前的动量m1v1=0.15 kg·m/s，系统碰撞后的动量m1v2+m2v3=0.15 kg·m/s，满足m1v1=m1v2+m2v3.
方案拓展三种创新方案的比较
1.某同学用图甲所示装置验证动量守恒定律.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置由静止滚下，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A球单独滚下时的10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从同一固定位置由静止滚下，和B球碰撞后，A、B两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复操作10次，得到如图乙所示的三个落地点.
(1)请叙述用什么方法找出落地点的平均位置.并在图中读出sOP= .
提示：用最小的圆把所有落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置.
(2)已知mA∶mB=2∶1，碰撞过程中动量守恒，则由图可以判断出R是 球的落地点，P是 球的落地点. (3)用题中的字母写出验证动量守恒定律的表达式： .
mA·sOQ=mA·sOP+mB·sOR
2.某同学设计了一个用打点计时器“验证动量守恒定律”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起继续做匀速运动，如图甲所示.在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的打点频率为50 Hz.
(1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间的距离.则应选图中 段来计算A碰前的速度，应选 段来计算A和B碰后的速度.
提示：因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B黏在一起，其共同速度比A原来的速度小.所以，应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A碰前的速度，选点迹分布均匀且点距较小的DE段计算A和B碰后的速度.
(2)已测得小车A的质量mA=0.40 kg，小车B的质量mB=0.20 kg，则由以上结果可得碰前mAvA+mBvB= kg·m/s，碰后mAvA'+mBvB'= kg·m/s.
(3)从实验数据的处理结果来看，在误差允许的范围内， (选填“能”或“不能”)验证动量守恒定律.
提示：数据处理表明，mAvA+mBvB=mAvA'+mBvB'，即在实验误差允许的范围内，A、B系统的动量守恒，能验证动量守恒定律.
1.通过分析教材提供的实验方案，学习根据要求设计实验的方法.2.理解实验中速度测量的原理.3.通过设计创新实验方案培养学生的创新精神.
一、实验目的 利用钢球和玻璃球的碰撞验证动量守恒定律.二、实验器材斜槽、钢球和玻璃球、天平、复写纸、白纸等.
三、实验原理与设计用如图所示的装置验证动量守恒定律。让球A从同一位置C释放(C未画出)，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离sOP，再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离sOM、sO′N，如图所示.只要验证m1sOP＝m1sOM＋m2sO′N，即可验证动量守恒定律.
思考：实验时需不需要测出或计算出小球做平抛运动的时间?提示：不需要，因为验证时时间约掉了.
四、实验步骤1.测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球.2.安装：按照实验原理安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平.3.铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好.利用重垂线在白纸上分别标注斜槽水平段端口、靶球初位置(支球柱)在白纸平面的投影点O和O′.4.单球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，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.
5.碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽上同一高度处自由滚下，使它们发生碰撞，重复10次.用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N，如图所示.改变入射小球的释放高度，重复实验.
6.小球水平射程的测量：测量线段OP、OM、O'N的长度.
五、数据处理验证的表达式：m1·sOP=m1·sOM+m2·sO′N.六、误差分析1.系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，碰撞是否为一维.2.偶然误差：主要来源于对质量和长度的测量.
七、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.
正误判断.(1)利用斜槽验证动量守恒时，同一次实验释放小球的位置可以不同.( )(2)利用斜槽验证动量守恒时，必须测量两小球的质量.( )(3)利用斜槽验证动量守恒时，两小球碰后的速度大小可以用它们做平抛运动的水平距离替代.( )(4)利用斜槽验证动量守恒时，斜槽末端不需要调整到水平.( )(5)利用斜槽验证动量守恒时，入射小球的质量可以小于被碰小球的质量.( )
例1.某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证碰撞过程中的动量守恒，图中PQ是斜槽，QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置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.再把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，和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.图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图所示，其中刻度尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，刻度尺的零点与O点对齐.
(1)碰撞后B球的水平射程应取为 cm.
提示：围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点，sB=64.8 cm.
(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是 . A.水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离B.A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离C.A球与B球的质量D.G点相对于水平槽面的高度
提示：还应测出未放B球时，A球落点位置到O点的距离，A球和B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离及A、B两球的质量.
例2.某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”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、光电门等组成.
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向气垫导轨中通入压缩空气；③接通光电计时器；
④把滑块2静止放在气垫导轨中间适当位置；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧有固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1=10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2=49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3=8.35 ms；⑧测出挡光片的宽度d=5 mm，测得滑块1的质量为m1=300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2=200 g.
(1)实验中气垫导轨的作用是：A. ，B. . (2)碰撞前滑块1的速度v1为 m/s，碰撞后滑块1的速度v2为 m/s，滑块2的速度v3为 m/s.(结果均保留两位有效数字)
大大减小因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差
保证两个滑块的碰撞是一维的
(3)在误差允许的范围内，通过本实验能否验证动量守恒定律?通过对实验数据的分析说明理由.
提示：系统碰撞前的动量m1v1=0.15 kg·m/s，系统碰撞后的动量m1v2+m2v3=0.15 kg·m/s，满足m1v1=m1v2+m2v3.
方案拓展三种创新方案的比较
1.某同学用图甲所示装置验证动量守恒定律.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置由静止滚下，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A球单独滚下时的10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从同一固定位置由静止滚下，和B球碰撞后，A、B两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复操作10次，得到如图乙所示的三个落地点.
(1)请叙述用什么方法找出落地点的平均位置.并在图中读出sOP= .
提示：用最小的圆把所有落点圈在里面，圆心即为落点的平均位置.
(2)已知mA∶mB=2∶1，碰撞过程中动量守恒，则由图可以判断出R是 球的落地点，P是 球的落地点. (3)用题中的字母写出验证动量守恒定律的表达式： .
mA·sOQ=mA·sOP+mB·sOR
2.某同学设计了一个用打点计时器“验证动量守恒定律”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起继续做匀速运动，如图甲所示.在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的打点频率为50 Hz.
(1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间的距离.则应选图中 段来计算A碰前的速度，应选 段来计算A和B碰后的速度.
提示：因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后A与B黏在一起，其共同速度比A原来的速度小.所以，应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A碰前的速度，选点迹分布均匀且点距较小的DE段计算A和B碰后的速度.
(2)已测得小车A的质量mA=0.40 kg，小车B的质量mB=0.20 kg，则由以上结果可得碰前mAvA+mBvB= kg·m/s，碰后mAvA'+mBvB'= kg·m/s.
(3)从实验数据的处理结果来看，在误差允许的范围内， (选填“能”或“不能”)验证动量守恒定律.
提示：数据处理表明，mAvA+mBvB=mAvA'+mBvB'，即在实验误差允许的范围内，A、B系统的动量守恒，能验证动量守恒定律.
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