25-26学年物理(人教版)选择性必修一课件：1.4 验证动量守恒定律.pptx

实验：验证动量守恒定律4第一章

1.理解验证动量守恒定律的实验原理，会根据物理量的测量来选择合适的器材并按要求设计实验方案(难点)。2.通过设计出的实验方案，熟练掌握验证碰撞情况下系统动量守恒的方法(重难点)。学习目标

?质量打点计时器

二、教材原型实验方案方案一：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、数字计时器、天平、滑块两个(质量不同，带有挡光板)、轻质弹簧、细线、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥等。

2.实验设计：情景一：在两滑块相互碰撞的端面上安装弹性碰撞架，轻推质量大的滑块碰撞静止的质量小的滑块，滑块碰撞后随即分开。情景二：在两滑块的碰撞端安装撞针和橡皮泥，轻推质量大的滑块碰撞静止的质量小的滑块，滑块碰撞后连成一体运动。情景三：滑块间放置压缩的轻质弹簧，用细线固定并保持静止，烧断细线后滑块弹开。

1.选用气垫导轨有什么优点？气垫导轨是否需要调成水平？思考与讨论答案因为要使滑块碰撞前后的速度与通过数字计时器时测量的速度相同，可以利用气垫导轨来减小摩擦力，把气垫导轨调成水平后，使滑块碰撞前后均做匀速直线运动。2.如果滑块碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？答案选取一个正方向，速度方向与正方向相同时记录为正值，与正方向相反时记录为负值。

3.安装到滑块的挡光板宽度大些好还是小些好？答案宽度小一些好，这样测量速度会更精确。

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、带有挡光板的滑块、弹射架、光电门等组成。(1)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接通数字计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；例1

⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧带有固定弹簧(未画出)的滑块2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；⑦读出滑块通过光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35ms；⑧测出挡光板的宽度均为d＝5mm，测得滑块1(包括挡光板)的质量为m1＝300g，滑块2(包括挡光板及弹簧)的质量为m2＝200g。

(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A.；B.。答案见解析A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。B.保证两个滑块的碰撞发生在同一直线上。

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；碰撞后滑块2的速度v3为m/s。(结果均保留两位有效数字)?答案见解析?

③碰撞前系统的总动量为m1v1＝。?碰撞后系统的总动量为m1v2＋m2v3＝。?由此可得实验结论：。?答案见解析系统碰撞之前m1v1＝0.15kg·m/s，系统碰撞之后m1v2＋m2v3＝0.15kg·m/s。通过实验结果，可得结论：在实验误差允许的范围内，两滑块相互作用的过程，系统的动量守恒。

方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1.实验器材：斜槽轨道、半径相等质量不等的两小球、白纸、复写纸、铅垂线、天平、毫米刻度尺、圆规等。

2.实验设计：如图所示，让一个质量较大的小球(入射小球)从斜槽上滚下来，与放在斜槽水平末端的另一质量较小、大小相同的小球(被碰小球)发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。

1.怎样测量两球碰撞前后瞬间的速度呢？思考与讨论?

2.如何记录并测量小球飞出的水平距离？答案如图所示①不放被碰小球，让入射小球m1从斜槽上某一位置由静止滚下，记录平抛的水平位移OP。②在斜槽水平末端放上被碰小球m2，让m1从斜槽同一位置由静止滚下，记下两小球离开斜槽做平抛运动的水平位移OM、ON。说明：多次实验，每个位置获取多组落点，用圆规画出尽量小的圆，把所有的小球落点圈在里面，圆心即为小球落点的平均位置。

3.该方案是如何验证动量守恒定律的？答案通过验证m1·OP与m1·OM＋m2·ON在误差允许范围内是否相等来验证系统动量是否守恒。说明：在完成该实验方案时还需注意以下问题：①入射小球的质量m1需大于被碰小球的质量m2。②入射小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。③斜槽末端的切线应水平。

(2025·淮安市高二期中)某小组用如图甲所示的“碰撞实验器”来验证两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让小球A多次从斜轨上位置G点由静止释放，找到其落点的平均位置P，测量平抛射程OP。然后把小球B静置于轨道水平部分末