鲁科版(2019)高中物理 选择性必修第一册1

1. 用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑
块A和B相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端
装有等宽的挡光片。
两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，
通过光电门Ⅰ的时间为∆t1，A与B碰撞后A再次通过
光电门Ⅰ的时间为∆t2 ，滑块B通过光电门Ⅱ的时间
为Δt3。为完成该实验，还必需测量的物理量
实验器材
斜槽轨道、半径相等的钢球和玻璃球、白纸、复写纸、小铅锤、
天平(附硅码)、毫米刻度尺、圆规。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
实验原理与设计
质量分别为 m1 和m2的两小球 A 、B 发生正碰，若碰撞前
球 A 的速度为v1，球 B 静止，碰撞后的速度分别为1′和
2′ ，根据动量守恒定律，应有1 1 = 1 1′ + 2 2′ 。
靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点由静
止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
②将木板向右平移适当的距离并固定，再使小球a
从原固定点由静止释放，撞到木板并在白纸上留
下痕迹P；
③把小球b静止放在斜槽轨道的水平段的最右端，
让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，
两小球撞到木板并在白纸上留下痕迹M和N；
ห้องสมุดไป่ตู้
ma
yP

ma
yN

mb
yM
（3）只要由静止从同一位置释放小球a，
小球到达轨道底端时速度相等，摩擦力
对实验结果不会产生影响。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
谢 谢！
3. 能撰写规范的实验报告，对验证动量守恒定律的实验过程进行交流和反思。
4. 能在他人帮助下制定验证动量守恒定律的实验方案，会使用常规实验器材获取数据。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
实验目的
（1）验证动量守恒定律。
（2）体会将不易测量的物理量转换为易测量的物理量的实验设计思想。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
实验步骤
(1)用天平测出两个小球的质量。
(2) 将斜槽固定在桌边并使其未端水平。在地板上铺 白纸和复写纸，
通过小铅锤将斜槽末端在纸上的投影记为点 0。
(3) 首先让球 A 从斜槽点 C 由止释放，落在复写纸上，如此重复次。
(4) 再将球B 放在糟口末端，让球 A 从点 C 由静止释放，撞击球 B，
可采用"探究平抛运动的特点"实验中测量平抛初速度的方
法，设计实验装置如图所示。让球 A 从同 一位置 C 释放，
测出不发生碰撞时球 A 飞出的水平距离lop，再测出球A，
B 碰撞后分别飞出的水平距离 、 ，
如图所示。只要验证 1 = 1 + 2
即可动量守恒定律。说明理由。
两球落到复写 纸上，如此重复多次.
（5）取下白纸，用圆规找出落点的平均位置点 P、点M和点 N，用到
底尺测出 、 和
（6）改变点C位置，重复上述实验步骤。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
数据分析
测量的数据记入你设计的表格中，并分析数据，形成结论.
实验结论
(3)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。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
本课小结
1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．
2．方案提醒：
(1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平．
下落的竖直高度更多，a的落点在题图中的N点，
设其水平初速度为v1。
小球b的落点是题图中的M点，设其水平初速度为
v2。小球碰撞的过程中若动量守恒，则有：
解得：
vx
ma v0 ma v1 mb v2
即为 ma ·x
g
g
g
ma ·x
mb ·x
2 yP
2 yN
2 yM
则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为
④用天平测出a、b两个小球的质量分别为ma和m b，
用刻度尺测量白纸上O点到M、P、N三点的距离分
别为yM、yP和yN。
根据上述实验，请回答下列问题：
（1）为了减小实验误差，选择入射球ma、被碰球
m b 时，应该使m a 大于 m b （选填“大于”“等
于”或“小于”）。
（2）小球a和b发生碰撞后，小球a在图中白纸上
N
撞击痕迹应是
点。
（3）小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，
这对实验结论 不会
（选填“会”或“不会”）
产生影响。
（4）用本实验中所测得的物理量来验证两小球碰
ma
撞过程中动量守恒，其表达式为
（用ma、mb、yM、yP、yN表示）
yP

ma
yN

mb
yM
。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
解析：（1）为防止碰撞后入射球反弹，入射球的
质量应大于被碰球的质量，即ma>mb。
（2）（4）小球离开轨道后做平抛运动，设木板
与抛出点之间的距离为x，由平抛运动规律得：
水平方向： x vt
竖直方向： h
1 2
gt
2
g
2h
碰撞前，小球a落在题图中的P点，设其水平初速
度为v0，小球a和b发生碰撞后，小球a的速度变小，
= t 2 （选填
“>”“=”或“<”）时说明气垫导轨水平。
（用已知量和测量量表示）
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
2.为了验证“两小球碰撞过程中的动量守恒”，
某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：
①将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表
面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于
有
BC 。
A.挡光片的宽度d
C.滑块B的总质量m2
B.滑块A的总质量m1
D.光电门Ⅰ到光电门Ⅱ的
（1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只
间距L
放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门Ⅰ和光
（3）若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应
1
1
1
m1
m2
m1
该满足的表达式为
。
t1
t3
t2
电门Ⅱ的时间分别为 t 1 、t 2 ，当t 1
写出实验结论
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
拓展：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、光电计时器、天平、滑块两个(带挡光片)、重物、弹簧片、
细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
2.实验原理
1）质量的测量：
(6)整理实验仪器.
(7)数据处理，寻找守恒量.
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
4.注意事项
1）保证是一维碰撞。
2）气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，
绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平仪。
3）由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成
3.实验步骤
(1)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。
(2)安装光电门，使两个光电门之间的距离约为50cm。
(3)导轨通气后，调节气垫导轨水平，使滑块在气垫导轨上保持不动或稍微左右摆动。
(4)使两滑块依次发生甲、乙、丙图所示的碰撞情况，记录挡光时间，计算滑块碰撞前
后的速度。
(5)改变滑块质量，重复步骤(4)。
为实验结论。
4）考虑到速度的矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，
则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
5.误差分析
(1)碰撞可能不是精确的一维碰撞。
(2)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)若利用平抛运动规律进行验证：
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．
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
当堂检测
（2）滑块A静置于光电门Ⅰ的左侧，滑块B静置于
线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动。
②在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架可以得到能量损失很小的碰撞，如图乙。
③在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个
滑块连成一体运动，这样可以得到能量损失很大的碰撞，如图丙。
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
高中物理 选择性必修第一册
第1章
第
3节
科学验证：动量
守恒定律
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
学习目标
1. 理解通过小球碰撞实验来验证动量守恒定律的实验原理，体会将不易测量的物理量转换为易
测量的物理量的实验设计思想。
2. 能自主完成实验操作，能分析实验数据，利用实验数据验证动量守恒定律。
2）速度的测量：
天平称量出滑块质量m1，m2
利用公式
Δx
测出碰前m1的速度v1和碰后m1的
v
Δt
速度v1´和m2的速度v2´
Δx—遮光条宽度
Δt—遮光条经过光电门的时间
3）利用加重物来改变滑块的质量
第1章 动量及其守恒定律 第3节 科学验证：动量守恒定律
4)不同碰撞情况的实现：
①原来连在一起的物体由于有相互斥力而分开，这也是一种碰撞，如图甲，烧断细