验证动量守恒定律 杨赞国
验证动量守恒定律实验19706
验证表达式： m1.OP=m1.OM + m2O'N
保证“水平”和“正碰”及
正确测量三个落点的相对位置P、
M、2N02是1/11实/14 验成败的关键．
2
m1.OP=m1.OM+m2O' N
二、实验器材
斜槽，两个大小相等、质量不同的小球，重锤线，复写纸
白纸，__天___平___、__刻__度__尺___，游标卡尺、圆规等．
2021/11/14
3
四、实验操作
1.用天平测出两个小球的质量m1、m2. 选质量大的作为入射球m1. 2.按图所示安装好实验装置，使斜槽
的末端_切__线__水__平__．把被碰球放在斜槽
前的支柱上,调节实验装置使两球处于
__同__一__高__度___.
3.在地上铺一张白纸，白纸上铺放复
写纸，当小球落在复写纸上时，便在
A、小球每次都能水平飞出槽口
B
B、小球每次都以相同的速度飞出槽口
C、小球在空中飞行的时间不变
D、小球每次都能对心碰撞
2021/11/14
14
4.在本实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末 端点的切线保持水平，这样做的目的是为了使
A、入射球得到较大的速度
B
B、入射球与被碰小球对心碰撞后的速度为水平 方向
(2)实验中必须测量的物理量是___A__F_____．
A．小球的质量m1和m2 C．小球半径R1和R2 E．桌面离地面的高度H
B．小球起始高度h D．小球起飞的时间t F．小球飞出的水平距离s
79.. 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
验证动量守恒定律 说课稿 -2024-2025学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
实验:验证动量守恒定律说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我要说课的题目是《验证动量守恒定律》。
下面我从教材分析与学情分析；教学目标；重难点分析；教法学法；教学过程、教学反思六个方面来展开我的说课。
一、教材分析与学情分析教材分析本节课是2019人教版高中物理选择性必修一第一章《动量守恒定律》的第四节。
动量守恒定律是本章的核心内容，也是解决物理问题的几大主要方法之一，但比较抽象性，学生难以理解与应用。
所以本节内容安排在学习理论之后，通过实验测量及对实验数据的分析处理，使学生对动量守恒定律有更深刻的认识。
学情分析知识层面：学生们通过前面的学习，已初步了解动量概念和动量守恒定律的内容以及适用条件。
能力层面：学生已会使用刻度尺和平抛演示仪，初步具备一定的实验操作技能，和数据处理能力。
二、教学目标知识与技能：验证动量守恒定律过程与方法：通过设计方案并具体操作验证动量守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法。
情感态度与价值观：通过实验验证，激发学生的主观能动性，使学生灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识、深刻理解动量守恒定律。
三、重点难点教学重点：创新实验的设计、分析与优化，实验操作教学难点:掌握用实验装置测速度或用其他物理模型间接表示速度大小的方法。
实验数据的处理与误差分析、实验创新四、教法与学法教法：启发式教学实验探究多媒体辅助学法：自主学习主动探究小组实验互动交流五、教学过程包括课前准备、实验教学、课后巩固三部分（一）课前准备1.实验前巩固动量守恒定律，平抛演示仪的使用，为下一环节的学习做好铺垫2.布置学生预习和网上搜集验证动量守恒定律的方法3.课间，以小组为单位进行交流，并设计出小组的实验方案（二）课中教学1.情境导入播放视频：牛顿摆视频，提问学生：不考虑空气阻力，在牛顿摆摆动的过程，这几个小球组成的系统是否动量守恒？2.交流分析，确定方案学生思考讨论要点：A.此实验要验证的表达式是什么？m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′B.质量和速度可以用我们学过的什么仪器测量？天平；光电门，频闪照片和刻度尺C.有用其他物理模型间接表示速度大小的方法吗？如果有，用到其他哪些器材？D.实验装置图该如何画？（1）学生分组讨论，小组轮流汇报展示方案，其他同学认真思考所展示的方案的可行性和优缺点，有无需要改进的地方，教师对学生展示方案加以点评、肯定和表扬,体现生生互动，师生互动的环节.（2）学生展示的方案大致有子弹打滑块法：气垫导轨、光电门、子弹及发射器、滑块弹簧和滑块弹性碰撞法：气垫导轨、光电门、弹簧以及滑块平抛运动法：平抛演示仪（3）确定方案为：平抛运动法：平抛演示仪3.交流讨论，制定流程学生思考：（1）此实验要验证的表达式是什么？传统法：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON创新设计：平抛运动法m1·OP＝m1·OM＋m2·ON创新点：用平抛运动的水平位移间接表示水平速度的大小（2）质量和位移可以用我们学过的什么仪器测量？天平；刻度尺（3）还用到其他哪些器材？（4）实验步骤如何设计？4.进行小组实验实验目的：验证动量守恒定律实验原理：在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量及碰撞后的动量，看碰撞前后动量是否守恒，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2①.因为被碰小球碰前静止，所以v2=0，方程①变为m1v1＝m1v1′＋m2v2′②实验过程中控制小球平抛的高度都相同，即所有小球每次做平抛运动的时间t都相同，忽略摩擦则两球碰撞前后在水平方向上动量守恒，②式两边同时乘以t得：m1v1t＝m1v1′t＋m2v2′t，即：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，若m1·OP＝m1·OM＋m2·ON成立，则可验证动量守恒定律。
实验：验证动量守恒定律
一、实验目的 1．验证一维碰撞中的动量守恒． ．
二、实验原理 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞 前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量 p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′ ＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．
m1OP m1OM m2 ON
6．连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测 量数据填入表中．最后代入m1 OP ＝m1 OM ＋m2 ON ， 看在误差允许的范围内是否成立．
7．整理好实验器材放回原处． 8．实验结论： 在实验误差范围内，讨论碰撞系统的动量 守恒．
实验注意事项： 斜槽的末端的切线必须水平，并且入射球 的质量应大于被碰球的质量．
七、误差分析 (1)碰撞是否为一维碰撞． (2)斜槽末端是否水平 （3）测量和作图有误差等 3．改进措施：(1)设计方案时应保证碰撞 为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条 件． (2)采取多次测量求平均值的方法减小偶 然误差．
3．白纸在下，复写纸在上且在适当位置 铺放好．记下重垂线所指的位置O. 4．不放被撞小球，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球从斜槽同一高度自由滚下，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M和被 撞小球落点的平均位置N.如图5所示．
要测量的物理量：
1、入射小球的质量m1和被碰撞小球的质量m2
2、入射小球平抛运动的水平位移OP 3、碰撞后两球的水平位移
OM和ON
三、实验器材 斜槽、大小相等而质量不等的小钢球两个、 重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、 圆规．
31 实验验证动量守恒定律-2018年高考物理考点一遍过含解析
一、验证动量守恒定律实验方案1．方案一实验器材:滑块（带遮光片,2个）、游标卡尺、气垫导轨、光电门、天平、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
实验情境:弹性碰撞（弹簧片、弹性碰撞架)；完全非弹性碰撞(撞针、橡皮泥).2．方案二实验器材:带细线的摆球（摆球相同，两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等.实验情境：弹性碰撞，等质量两球对心正碰发生速度交换。
3．方案三实验器材：小车（2个）、长木板（含垫木）、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。
实验情境：完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥)。
4．方案四实验器材:小球（2个）、斜槽、天平、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺等.实验情境：一般碰撞或近似的弹性碰撞。
5．不同方案的主要区别在于测速度的方法不同：①光电门（或速度传感器）；②测摆角（机械能守恒);③打点计时器和纸带；④平抛法.还可用频闪法得到等时间间隔的物体位置，从而分析速度。
二、验证动量守恒定律实验(方案四)注意事项1．入射球质量m1应大于被碰球质量m2。
否则入射球撞击被碰球后会被弹回。
2．入射球和被碰球应半径相等，或可通过调节放被碰球的立柱高度使碰撞时球心等高。
否则两球的碰撞位置不在球心所在的水平线上，碰后瞬间的速度不水平.3．斜槽末端的切线应水平。
否则小球不能水平射出斜槽做平抛运动。
4．入射球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。
否则入射球撞击被碰球的速度不相等。
5．落点位置确定：围绕10次落点画一个最小的圆将有效落点围在里面,圆心即所求落点.6．水平射程：被碰球放在斜槽末端，则从斜槽末端由重垂线确定水平射程的起点，到落地点的距离为水平射程。
某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找滑块相互作用过程中的“不变量",实验装置如图所示,实验过程如下（“+”、“–"表示速度方向）：（1）实验1：使m1=m2=0.25 kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后两滑块分开，记录数据如表1。
实验：验证动量守恒定律课件-高二物理人教版(2019)选择性必修第一册
实验方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
1.原理 如图所示，质量较大的小球从斜槽上固定位置滚下来，跟放在斜槽末端的另
一质量较小的球发生碰撞后都做平抛运动。
⑴两小球的质量m1、m2（ m1 > m2 ）。
12
⑵不放被碰小球，入射小球落地时水平距离 OP。
⑶入射小球与被碰小球碰撞后，落地时二者水平 距离 OM 和 ON。
若在实验误差允许的范围内m1OP = 的系统碰撞前后总动量守恒。
，就验证了小球组成
2.实验器材
斜槽、重垂线、大小相同而质量不等的小球两个、白纸、复写纸、刻度尺、 圆规、三角板、天平。 3.实验步骤
⑴用天平测出两小球的质量m1、m2，并选定质量大的小球为入射小球。 ⑵按图示安装好实验装置。将斜槽固定在桌边，使斜槽末端切线水平。
m2
v1'
v2'
思考：如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？
在实验前规定正方向，若物体运动方向于规定正方向相反，则记录为负值。
结论:碰撞前两滑块的动量之和等于碰撞后两滑块的动量之和。
【注意事项】 ⑴气垫导轨要防止划伤,禁止在不通气的情况下将滑块在轨面上滑动。 ⑵调整气垫导轨时要利用水平仪确保导轨水平。
2.测量工具 质量：天平
速度：① 数字计数器测速（光电门测速）
② 平抛测速
③ 打点计时器测速 ④ 频闪照片测速 ⑤ 单摆测速
d—遮光条宽度 Δt—遮光条经过光电门的时间
v d Δt
三、数据分析
1.实验数据记录在表格中，分别计算两物体碰撞前后的总动量。
质量m/kg 速度v/(m·s-1)
碰撞前
m1
m2
人教版（2019）选修 第一册
1.4 实验：验证动量守恒定律 高二物理(人教版2019选择性必修第一册)
(4)使两滑块依次发生上图三种碰撞情况，计算滑块
碰撞前后的速度。
(5)改变滑块质量，重复步骤(4)。
弹性碰撞架
六、实验思路
4.现场视频：
方式一：选取两个质量
滑块，在两个滑块相互
碰撞的端面装上弹性碰
撞架，滑块碰撞后随即
分开。（弹性碰撞）
m1
m2
v1
六、实验方案
方式二：在两个滑
六、实验方案
3、实验数据记录与处理
(1)先用天平称量出两个小球的质量m1、m2
。
(2)安装好实验装置，注意使两球球心在同
一水平线上。
(3)现将A球拉开让细绳与竖直方向夹角为θ，
然后将细绳由静止释放，然后让其与B球相
撞，然后记下AB组合达到最高点时细绳与
竖直方向的夹角β。
(4)记录对应的θ和β。
六、实验方案
6.思考：
以上各种情况中，碰撞前后物体的动能之和有什么变化？设法
检验你的猜想。
测量2个滑块的质量，碰撞前的速度和碰撞后的速度，通过计算，
可比较出碰撞前后物体的动能之和的变化。
实验的第一种情况：动能之和不变；
实验的第二种情况：动能之和减小
实验的第三种情况：动能之和增大
六、实验方案
方案二：用平抛演示仪装置验证动量守恒定律
mAv=(mA+mB)v共
mA
m mB
A
t1
t2
两静止滑块被弹簧弹开，一个向左，一个向右
0=mAvA-mBvB
mA
m
B
t1
t2
六、实验方案
5.实验数据记录与处理：
比较项
m
t
(北京专用)2020版高考物理总复习第七章第4讲实验：验证动量守恒定律课件
示。分别测量出OP、OM'、ON'的长度。若在实验误差允许范围内,满 足关系式m1·OP=m1·OM'+m2·ON',则可以认为两小球碰撞前后在OP方向 上动量守恒。
解析 (1)为了保证两小球相碰之后都能平抛出去,则m1>m2。需测量小 球的质量和平抛运动的水平位移,所以需要天平和刻度尺。
(2)实验过程存在误差,为了减小误差,可以取小球的落点平均位置来
OP、ON的长度。在实验误差允许范围内,若满足关系式
,则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒;若碰撞是
弹性碰撞,那么还应满足关系式
。(用测量的量
表示)
(4)在OP、OM、ON这三个长度中,与实验所用小球质量无关的是
,与实验所用小球质量有关的是
。
(5)某同学在做这个实验时,记录下小球三个落点的平均位置M、P、N,
O点的距离如图所示,实验中已测得入射小球的质量为m1,若碰撞过程中
动量守恒,则被碰小球的质量 m2=
。
答案 解析
(s2 s1)m1 s3
设小球做平抛运动的竖直高度为h,则飞行时间由h= 1 gt2得t=
2
2h 。由平抛知识可知入射小球m1碰前速度v0= s2 ,碰后落到M点,因而碰
g
t
后速度v1= st1 。被碰球m2碰后速度v2= st3 ,由碰撞中动量守恒知m1v0=m1v1+
答案 D 在此装置中,应使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,故A错;入射球每次必须从斜槽的同一位置由静止滚 下,保证每次碰撞都具有相同的初动量,故B错;两球做平抛运动时都具有 相同的起点,故应验证的关系式为:m1·OP=m1·OM+m2·ON,D对,C、E错。
《验证动量守恒定律——创新实验设计与分析》说课稿(全国实验说课大赛获奖案例)
实验现象及实验原理：
1.因为两辆小车的材料和质量都相同，所以两辆小车在释放的过程中受到的摩擦阻力大小相等、方向相反，两辆小车和弹簧组成的系统所受的合外力为零，系统动量守恒，两辆小车在运动的过程中速度的大小时刻相同，二者应该同时到达等距离的光电开关，与光电开关串联的指示灯将同时亮起。
2.将其中一辆小车的底部贴上一块橡胶片，使得两辆小车在运动过程中所受的摩擦力的矢量和不为零，系统的动量不守恒，两辆小车在运动的过程中速度的大小不能时刻相同,两辆小车不能同时通过光电开关，指示灯不能同时亮起。
3.在两辆小车所受的摩擦力大小不同的前提下，增加两辆小车中间的弹簧个数，使内力远大于外力，系统的动量近似守恒，两辆小车几乎同时达到光电开关，两个指示灯几乎同时亮起。
实验创新要点：
1.在这一环节中，不是直接展示设计成品，而是让学生将一个半成品的实验装置，通过思考与讨论，设计成一个完整的创新实验，初步享受设计实验的成就感，提升发现问题、解决问题的能力。
3．通过创新实验设计，培养学生建立物理模型、灵活运用物理模型的科学学习方法，锻炼学生的发散思维能力。
四、教学重点与难点
1.创新实验的设计、分析与优化。
2.掌握用实验装置测速度或用其他物理模型间接表示速度大小的方法。
五、教法与学法
探究式教学模式，以实验方案设计为主轴，以探究学习为主要形式，以鼓励创新为目的，引导学生小组合作、实验探究。
动量守恒通过实验验证动量守恒定律
动量守恒通过实验验证动量守恒定律动量守恒是物理学中的一个基本定律，它指出在一个完全封闭系统中，当没有外力作用时，系统的总动量保持不变。
这个定律广泛应用于物理学、工程学和其他相关领域。
下面我们来看一些实验，证明动量守恒定律的有效性。
第一个实验是汽车碰撞实验。
假设有两辆质量相等的汽车，一个以20米/秒的速度向另一个静止的汽车撞击。
在撞击的瞬间，两辆汽车的动量总和为零。
根据动量守恒定律，撞击后两辆汽车的总动量仍然为零。
因此，当撞击发生时，被撞的汽车将会被推动，而撞击的汽车将停下来。
这个实验直观地证明了动量守恒定律的效果。
第二个实验是弹球撞击实验。
我们可以使用两个弹球进行这个实验，一个较大，一个较小。
当一个弹球以一定的速度撞击另一个弹球时，根据动量守恒定律，撞击前后的总动量应该是相等的。
表现在实验中，当较大的弹球撞击较小的弹球时，较大的弹球会反弹向后，而较小的弹球会向前移动。
虽然每个弹球的个体动量发生了变化，但总动量保持不变，验证了动量守恒定律。
除了物体之间的碰撞实验，我们还可以进行流体流动实验来证明动量守恒定律。
例如，在水管中有一个突然收缩的区域，水流通过该区域时，水流速度会增加，但密度减小。
根据质量守恒定律，质量在流动过程中是不会发生变化的，因此水流速度增加时，其密度会减小以保持动量守恒。
这个实验进一步验证了动量守恒定律的有效性。
动量守恒定律的实验验证不仅仅局限于上述几个实验，实际上在日常生活和科学实验中，我们可以找到许多例子来证明这个定律的正确性。
例如，击球运动中的球击打后的反弹运动，弹簧的弹性变形和恢复等都可以通过实验验证动量守恒定律。
动量守恒定律的实验验证为我们深入理解物理学提供了基础。
通过观察和记录物体之间相互作用的变化，在实验中我们可以看到动量守恒定律适用于各种情况。
这个定律指导我们研究自然界中各种现象，并在我们日常生活和工程实践中应用。
因此，动量守恒定律和通过实验验证它的方法，对于我们深入理解物理学和解决实际问题都具有重要意义。
4 实验：验证动量守恒定律-人教版高中物理选择性必修 第一册(2019版)教案
实验：验证动量守恒定律-人教版高中物理选择性必修第一册（2019版）教案实验目的本次实验的目的是验证动量守恒定律。
通过实验，让学生理解当两个物体发生碰撞时，它们的动量和守恒。
实验原理动量守恒定律是物理学中一个重要的定律。
在一个封闭系统中，当两个物体发生完全弹性碰撞时，它们的动量守恒，即：m1v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’其中，m1是物体1的质量，v1是物体1的速度，v1’是物体1碰撞后的速度；m2是物体2的质量，v2是物体2的速度，v2’是物体2碰撞后的速度。
实验步骤1.将光滑的水平轨道置于桌上，两端用支架固定，两个小车放在轨道上。
2.将一枚小球垂直于水平方向向其中一个小车发射，观察小车是否能够与另一个小车发生碰撞。
3.测量发射小球前和碰撞后两个小车的质量和速度，计算动量守恒是否成立。
实验数据记录1.发射小球前和碰撞后小车的质量（单位：kg）和速度（单位：m/s）如下表：物体名称质量（kg）速度（m/s）小球0.005 5.0小车1 0.5 0小车2 0.5 02.碰撞后小车的速度如下表：物体名称速度（m/s）小车1 1.0小车2 4.0实验结果分析通过计算动量守恒，我们得到以下结果：m1v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’0.005 × 5.0 + 0.5 × 0 = 0.005 × v1’ + 0.5 × 4.0v1’ = 1.0 m/s可以发现，动量守恒定律在此实验中成立。
实验思考题1.为什么碰撞后小车2的速度比小球的速度大？答：根据动量守恒定律，在碰撞过程中，两个物体的动量守恒。
小球发射时有一定的动量，而小车2静止，所以一部分动量被小车2收到，小车2的速度就会更快。
2.在实际生活中，哪些物理现象可以用动量守恒定律来解释？答：动量守恒定律适用于许多物理现象，例如弹性碰撞、非弹性碰撞、空气动力学、动力学等。
例如，运动员在跑步时，双臂向后伸展会改变身体的动量，以便更好地推动身体前进；火箭发射时，排出的废气带走了一部分动量，火箭就往上飞行；相撞的两辆车里，一旦发生碰撞就需要根据动量守恒定律来计算速度和方向等信息。
实验：验证动量守恒定律 说课-2024-2025学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
能规范进行 实验操作， 获取、处理 实验数据， 得出实验结 论。
能撰写实验 报告，用学 过的物理术 语、图表等 交流实验的 探究过程与 结论。
知道误差来 源和产生的 原因，知道 减小误差的 方法。
教学重难点
重点 分析处理实验数据，根据实验数据验证动量守恒定律。
设计验证动量守恒定律的实验方案
难点
（一）实验原理
（三）实验方案
(3)实验步骤 ④.利用重锤线描绘小球平抛运动初位置在白纸上的垂直投 影点 ⑤.用刻度尺测量OP、OM和ON距离。 ⑥用天平测量钢球和玻璃球质量，验证表达式 m1OP=m1OM+m2ON是否成立。
（三）实验方案
(4)误差分析 ①钢球和玻璃球质量读数偶然误差，测量三次，取平均值。 ②钢球从斜槽上同一位置释放。 ③玻璃球每次要放在斜槽末端同一位置。撞击多次，取圆 心位置作为平均落点。
说课环节
一
一
教材与学情分析
二
核心素养目标
三
教学过程阐述
四
教学效果评价
教材与学情
《实验：验证动量守恒定律》是选择性必修一模块 中“动量守恒定律”主题下的内容。 “验证动量守恒 定律 ”是一验证性实验，旨在加深学生对动量学习的 意义及动量守恒定律的理解，通过经历实验探究，认 识建立物理规律的过程，本节课主要是引导学生在初 步掌握动量守恒定律的基础上，利用已有知识进行实 验设计、实验观察和数据分析，提升学生科学思维、 科学探究能力，并培养学生严谨认真的学科素养。
从动量守恒定律适用条件的角度设计实验，提出可操作的方案。
（二）实验原理
问题1：根据动量守恒定律表达式m1v1 ＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，需要测量哪些
物理量？如何测量？
《验证动量守恒定律——创新实验设计与分析》说课稿(全国实验说课大赛获奖案例)
《验证动量守恒定律——创新实验设计与分析》说课稿一、教材分析本节课的设计依托于人教版高中《物理选修3-5》第十六章动量守恒定律，教材在本章的开始设计了一节实验探究课——《实验：探究碰撞中的不变量》。
通过研究教材发现以下问题：1.教材中给出了具体的实验设计方案，不利于学生创新能力的提升；2.教材中的实验方法限制了学生只能在实验室内进行实验，不能课下持续探究，不利于调动学生探究的积极性；3.高考考纲中明确表示，本章的实验考查内容为《验证动量守恒定律》，课本内容安排与高考考纲内容有差异。
为紧扣新课程标准和高考考纲，我在本章内容的最后增加了创新实验课。
二、学情分析1.知识基础：学生已经掌握了一些运动规律，并且通过对“动量守恒定律”这一章的学习，已经对相关的知识比较熟悉，能将理性的碰撞知识与感性的生活认知相联系。
2.能力基础：学生通过在前面实验课中的学习与实践，已经了解了物理学的研究方法，具备了实验设计的能力和实验操作的技能，有一定的分析能力和逻辑推理能力。
另外，学生在“能量守恒定律”一章中有过类似的实验创新课的经历和体验。
3.薄弱环节：虽然学生在平常学习中掌握了一定的物理模型和物理思想，有利于开拓思维，但对于学生来说，利用基本的物理模型和生活实例来设计创新实验，进行实验误差分析并优化实验方案，这是一个难点，需要学生加强训练，教师给予指导。
三、实验教学目标（一）物理观念1.通过创新性实验的演示，使学生具有初步的动量守恒的观念，能从物理学的视角描述和解释与动量守恒有关的现象。
2.通过创新性实验装置的设计，使学生具有相对清晰的动量守恒的观念。
3.通过对各小组实验装置的原理分析和误差分析，使学生具有清晰的动量守恒的观念，并掌握用实验装置测速度或用其他物理量表示速度的大小的方法。
（二）科学思维1.通过创新性实验的演示与分析，使学生初步感受将实际问题中的研究对象转换成物理模型的科学思维。
2.通过创新性实验装置的设计，使学生初步体会在具体的物理情境中对综合性物理问题进行分析和推理的能力。
第04讲实验验证动量守恒定律(原卷版)-高二物理讲义(人教2019选择性必修一)
1．实验器材：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．
2．测质量：用天平测出两小车的质量．
3．安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．
4．实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动．
(1)实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得B、C、D、E各点到起点A的距离．根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上________段来计算小车P的碰撞前速度．
(2)测得小车P(含橡皮泥)的质量为m1，小车Q(含橡皮泥)的质量为m2，如果实验数据满足关系式________，则说明小车P、Q组成的系统碰撞前后动量守恒．
2．测质量：用天平测出滑块质量．
3．安装：正确安装好气垫导轨．
4．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)．
5．验证：一维碰撞中的动量守恒．
【即学即练2】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．
现提供以下实验器材：(名称、图像、编号如图所示)
利用以上实验器材还可以完成“探究一维碰撞中的守恒量”的实验。为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m1v0＝(m1＋m2)v
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山东理工大学物理实验报告实验名称： 验证动量守恒定律姓名： 实验者 学号：（必填） 时间代码： （必填） 验序号： （必填） 院系： （必填） 专业： （必填） 级.班： （必填） 教师签名： 仪器与用具：气垫导轨、通用电脑计时测速仪、气源、滑块两个（分别安装有挡光片、缓冲弹簧、尼龙搭）、光电门（两个）等实验目的： 1、学习掌握气垫导轨和通用电脑计时测速仪的使用；2、验证弹性碰撞和非弹性碰撞过程中动量守恒；3、研究碰撞过程中机械能变化规律。
注意：实验报告要书写规范、完整，内容包括实验名称、实验者基本信息、实验仪器与用具、实验目的、实验原理、实验内容与步骤、数据记录与处理、实验结论与分析、思考题、注意事项等。
【实验原理】设两滑块的质量分别为1m 和2m ，碰撞前的速度分别为v 10和v 20，相碰后的速度分别为v 1和v 2。
根据动量守恒定律，有 m 1v 10 + m 2v 20 = m 1v 1 + m 2v 2 （1）令P 0=m 1v 10+m 2v 20， P=m 1v 1+m 2v 2，有△p = P - P 0 = 0 （2）ρ = |△p / P 0 ×100%| = 0 （3）s = [Σ（ρi -ρ平均）2 /（N-1）]1/2测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。
实验分弹性碰撞和非弹性碰撞两种情况进行。
1．弹性碰撞在两滑块的相碰端装上缓冲弹簧，于是它们相碰可视为弹性碰撞。
碰撞过程中两滑块系统的动量和动能均守恒。
222211*********1212121v m v m v m v m +=+ （4） 由（1）和（4）可得211012021221202102112)(2)(m m v m v m m v m m v m v m m v ++--=++-= （5） 令2m 在碰撞前静止，即020=v ，上式可简化为21101221102112)(m m v m v m m v m m v +=+-= (6)（1）若两个滑块质量相等，m 1 = m 2 = m ，则v 1 = 0，v 2 =v 10 ，即两个滑块将彼此交换速度。
（2）若两相撞的物体质量不相等，21m m ≠，21m m <，二者相碰后m 1将反向运动，速度为负值。
如果12m m >>，则101v v -≈，02=v ，实验时，可让一滑块（m 1）和导轨有缓冲弹簧（m 2）的一头相撞。
（3）若两个滑块质量不相等，21m m >，两滑块相碰后，二者沿相同的速度方向（与10v 方向相同）运动。
2．完全非弹性碰撞将两滑块上的缓冲弹簧取掉。
在滑块的相碰端装上尼龙搭扣。
相碰后尼龙搭扣将两滑块扣在一起，具有同一运动速度，即v 1 = v 2 = v ，令v 20 = 0，则（1）式可以简化为m 1v 10 = （m 1 + m 2）v (7)得10211v m m m v +=(8) 当21m m =时，1021v v =，即两滑块扣在一起后，质量增加一倍，速度为原来的一半。
本实验就是通过验证（2）、（3）、（4）公式的正确性来验证动量守恒和机械能守恒定律。
【实验内容及步骤】调节气垫导轨至水平。
将光电门指针之间的距离调节为50cm 。
将计数器功能开关设定在“碰撞”位置并设测量参量为测速。
调节天平，称出两滑块的质量m 1和m 2。
1．弹性碰撞（1）使两滑块装有缓冲弹簧的两端相对放在气垫导轨上。
则滑块相碰时，由于缓冲弹簧发生弹性形变后恢复原状，在碰撞前后，系统的机械能近似保持不变。
（2）将两个滑块分置两光电门的外侧，分别轻推两滑块使之以任意的速度相向运动，在两光电门之间某位置发生弹性碰撞后，两滑块相向或者同向运动再经过光电门。
记录两滑块碰撞前后经过光电门时的速度（挡光片通过光电门的速度）v 10、v 20、v 1、v 2入表1。
（3）上述步骤重复9次，计算碰撞前后滑块系统的动量和动能，验证动量和机械能是否守恒。
2．完全非弹性碰撞（1）使两滑块装有尼龙搭的两端相对放在气垫导轨上，则两滑块相碰后，由两尼龙搭粘结在一起运动。
（2）将两个滑块放在两光电门右侧，m 2在左，m 1在右。
轻推m 2使之以v 20向左运动，再轻推m 1使之以v 10向左运动，使m 1在两光电门之间追上m 2。
m 1与m 2发生碰撞后粘在一起以速度v 向前运动。
记录碰撞前后两块的速度v 20、v 10、v 入表2。
（3）上述步骤重复9次，计算碰撞前后滑块系统的动量和动能，验证动量和机械能是否守恒。
【数据记录和处理】表中速度单位：cm/s 动量单位：gcm/s表中速度单位：cm/s 动量单位：gcm/s【实验结论】由以上数据看出，系统碰撞前后的动量变化率很小，在实验误差允许的范围内，可以认为其近似为零，由此可得碰撞前后的动量保持不变。
弹性碰撞过程中，系统的机械能守恒，非弹性碰撞过程有机械能损失，完全非弹性碰撞机械能的损失最大。
【问题讨论】1．完全弹性碰撞的特点是什么？求证在完全弹性碰撞中两滑块在碰撞点的相对速度在数值上等于碰撞后两滑块的相对速度。
答：水平方向气垫导轨上的完全弹性碰撞，由于所受合外力为零，碰撞前后系统的动量守恒；又由于忽略空气阻力等微小影响情况下，没有外力做功，系统动能和势能不发生变化，故系统机械能也守恒。
并且两滑块碰撞前后的相对速度大小相等。
证明如下：m1v10+m2v20 = m1v1+m2v2 （1）m1v102/2+m2v202/2 = m1v12/2+m2v22/2 （2）由（1）得 m1v10 -m1v1 = m2v2 - m2v20即m1（v10 - v1） = m2（v2 - v20）（3）由（2）得 m1v102- m1v12 = m2v22 -m2v202即m1（v10+v1）（v10-v1）= m2（v2+v20）（v2-v20）（4）（4）/（3）得：v10+v1 = v2+v20即 v20- v10 = -（v2 - v1）2．完全非弹性碰撞的特点是什么？完全非弹性碰撞后的动量是否减少？答：水平方向的完全非弹性碰撞后两个滑块粘结在一起运动，具有共同的速度，系统的动量守恒，机械能减少。
【测试题】1．某组同学按照本实验完全非弹性碰撞的方法测得的数据处理后得到的△p都大于0 ，试解释可能的原因。
答案：考虑到空气阻力、滑块形变等因素造成的额外阻力的影响情况下，△p应该是不大于0的数值，出现如题所述的情况，可能是导轨的调整不到位，其右端高于左端，系统所受和外力不等于0，由于重力分力作用的冲量而使系统的末动量增加，导致所有的△p都大于0 。
2．实验中，当给滑块的初速度越大时，从测速仪上读取的速度数值反而越小，是什么原因？答案：可能是测速仪功能设置错误，误将测量时间功能作为测速功能使用。
3．实验中为什么每次碰撞后都要将手迅速挡在两光电门外侧？答案：测速仪会连续记录数据，每次碰撞后，将手迅速挡在两光电门外侧可以阻止滑块再次经过光电门，从而使测速仪不记录多余的数据，提高了实验效率。
4．某组同学开始测量后发现测速仪测不到任何数据，请分析可能的原因。
答案：（1）两光电门均损坏或者其连接线路断路或者其连接端口脱落或接触不好（不过这种可能性不大）；（2）两光电门的固定螺丝松动使光电门向偏离导轨方向倾斜，从而导致挡光片不挡光测速仪不动作；（3）两滑块放置错误，其上安装的挡光片都在远离光电门的一侧，从而挡光片不挡光，测速仪无动作。
5．若上题中是只测到一组数据（或P1的或P2的），试分析可能的原因。
答案略。
【注意事项】影响安全和数据准确的注意事项，实验后总结出来附：操作规程：1．检查仪器：了解所使用气源、计时测速仪的型号、外观特点及其电源和开关方式；了解所用滑块的质量，挡光片的宽度参数；检查光电门安装是否牢固，挡光片与光电门不应有碰触。
注意：各组仪器部件不得交叉使用和调换！2．练习仪器的调整和使用：（1）气源①打开气源开关（或者接通气源电源）。
（注意气源气量不要调得过大，以滑块能在气轨上无摩擦运动为宜。
）②气轨调整：静态调平、动态调平（注意谨防滑块跌落）（2）电脑计时测速仪MUJ-ⅢA和MUJ-5C电脑计时测速仪面板上设计有轻触式按键，对按键的操作有按下（按下即松手，按键自动弹起）和长按（按住不放超过2秒钟以上）两种方式。
①按下功能键可以使仪器在不同的测量功能间切换（相应功能指示灯亮）。
②当功能置在S1、S2、Pzh状态时，按下转换键可使测量参量在测时间和测速度之间选择，两功能分别对应ms指示灯和cm/s指示灯亮。
③长按转换键，可修改机内记忆挡光片宽度参数（1cm、3cm、5cm、10cm）与实际参数相符。
（3）让滑块在气轨上运动，了解和熟悉挡光与相关测量功能的使用。
3．完全弹性碰撞计时测速仪选择碰撞功能并设测量参量为测速，让两装有弹性碰撞器的滑块在气垫导轨上弹性正碰，记录两滑块碰撞前后的运动速度，重复10次。
4．完全非弹性碰撞计时测速仪选择碰撞功能并设测量参量为测速，让两装有尼龙搭的滑块在气垫导轨上正碰，记录两滑块碰撞前以及碰撞后粘结在一起运动的速度，重复10次。
注意，正式实验时确保机内设置挡光片宽度参数与实际使用的挡光片宽度参数相符。
记录数据时，显示的数据P1.1、P1.2、P2.1、P2.2等一定要与实际测量参数对应！5．实验完毕，一定要关闭气源，关闭计时测速仪开关，检查仪器完整并整理有序，凳子归位，待老师检查仪器和实验数据后离开实验室。