1.4.1 实验：验证动量守恒定律（实验原理与操作） 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

第一章

动量守恒定律第4节

实验：验证动量守恒定律思考并回答问题。思考1：.在用气垫导轨进行验证实验时，首先应该做什么？[答案]

将气垫导轨调为水平。

正确的打“√”，错误的打“×”。（1）

气垫导轨上的两个滑块碰撞时，可以忽略滑块与导轨接触面间的摩擦力，从而保证两滑块系统所受合外力为零。(

)√（2）

利用气垫导轨可以很容易保证两个滑块的碰撞是一维的。(

)√（3）

利用平抛运动来验证动量守恒定律时，还需要测量小球做平抛运动的时间。(

)×（4）

两滑块碰撞前后的动能之和一定不变。(

)×第1课时

实验原理与操作任务1

实验原理情境引入

阅读课本“实验思路”、“物理量的测量”、

“参考案例1”和“参考案例2”，再分组讨论。问题引领1.比较“参考案例1”和“参考案例2”的实验设计思路，二者有何共同点？[答案]

虽然这两个方案的实验器材不同、实验过程不同、操作方法不同，但是这两个方案的实验设计思路有共同点：①系统在相互作用过程中，阻力十分小，可以忽略；②测量出作用前后系统的总动量，再比较系统作用前后总动量的关系。2.比较“参考案例1”和“参考案例2”的测量数据，二者有何相同点和不同点？如何理解不同点的本质？[答案]

这两个方案的测量数据的共同点：都测量了物体的质量。不同点：“参考案例1”利用光电门测物体作用前后的速度，“参考案例2”利用平抛运动计算速度，或者直接用位移替代速度。在这两个方案中，速度的测量和表示方法不同，但本质相同，都是要确定物体作用前后的速度，进而确定系统作用前后的总动量。3.如果你们自己设计实验方案，应注意哪些问题？[答案]

如果自己设计实验方案，应注意的问题有：①必须满足动量守恒的条件，即系统不受外力，或者外力很小，可以忽略；②必须方便测量或者计算出系统作用前、后的动量。知识生成1.实验思路

用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞，通过比较碰撞前、后系统的①_________，来验证碰撞过程系统动量是否守恒。总动量2.实验原理（以参考案例1为例）（1）利用②_______测量滑块的质量。（2）利用③_________计算滑块碰撞前后的速度，滑块在气垫导轨上做④___________运动，用遮光片的宽度除以遮光片通过光电门的时间，就得到了滑块碰撞前后极短时间内的平均速度，也就是碰撞前、后的瞬时速度，同理可求得碰撞后的速度。天平光电门匀速直线应用探究[活动].根据原理选器材气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响，因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验。现提供以下实验器材：（名称、图像、编号如图所示）

（1）针对此原理，我们应选择的器材编号有哪些？

任务2

实验操作情境引入

某中学实验小组的同学在“验证动量守恒定律”时，利用了如图所示的实验装置进行探究。问题引领1.本实验中斜槽的末端为什么要调成水平？[答案]

题述实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，对斜槽是否光滑没有要求，但必须保证每次小球都要从斜槽的同一高度由静止开始下滑，且做平抛运动，因此轨道的末端必须水平。2.入射球单独平抛与碰后平抛的释放点的高度可以不同吗？[答案]

要保证碰撞前入射球的速度相同，入射球要从斜槽的同一高度由静止释放。3.入射球和被碰球的直径必须相等吗？[答案]

为了保证两小球发生一维正碰撞，要求入射球和被碰球的直径必须相等。4.入射球的质量与被碰球的质量应满足怎样的关系？[答案]

本实验要求入射球的质量大于被碰球的质量，防止入射球碰后反弹或静止。知识生成利用斜槽滚球完成一维碰撞实验（1）测质量：用⑤_______测出两小球的质量，并选定质量大的小球为⑥_______小球。（2）安装：安装好实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端⑦_______。

（4）放球找点：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。⑧_______就是小球落点的平均位置。天平入射水平圆心（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同一高度（同步骤4中的高度）自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置。应用探究[活动].小组实验如何完成不同情况下的碰撞的验证？【提示】（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（图1），滑块碰撞后随即分开。图1

滑块碰撞后分开（2）在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥（图2），碰撞时撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，

碰撞时它们也会连成一体。图2

滑块碰撞后粘连（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（图

3）。图3

弹簧使静止滑块分开（4）记录实验相关数据。1.（任务1）在研究斜槽末端小球碰撞时动量守恒的实验中，实验装置如图所示，实验中(

@30@

)。D

2.（任务1）把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接起来，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于摩擦可以忽略不计的水平桌面上，如图所示。现烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，以验证动量守恒定律。测量过程中：（1）还必须添加的器材有_________________________________________________。直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板、天平（2）需直接测量的数据是______________________________________________________。

（1）

实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是