实验：验证动量守恒定律 经典教案

实验名称： 验证动量守恒定律实验目的：1．观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。

2．验证碰撞过程中动量守恒和机械能守恒定律。

实验仪器：气垫导轨（L-QG-T-1500/5.8） 滑块 电脑通用计数器（MUJ-ⅡB ） 电子天平 游标卡尺 气源 尼龙粘胶带 实验原理：当两滑块在水平的导轨上沿直线作对心碰撞时，若略去滑块运动过程中受到的粘滞性阻力和空气阻力，则两滑块在水平方向除受到碰撞时彼此相互作用的内力外，不受其它外力作用。

故根据动量守恒定律，两滑块的总动量在碰撞前后保持不变。

设如图12-1所示，滑块1和2的质量分别为1m 和2m ，碰撞前二滑块的速度分别为10v 和20v ，碰撞后的速度分别为1v 和2v ，则根据动量守恒定律有：2211202101v m v m v m v m+=+ (12-1)若写成标量形式为： 2211202101v m v m v m v m +=+ (12-2)式中各速度均为代数值，各v 值的正负号决定于速度的方向与所选取的坐标轴方向是否一致，这一点要特别注意。

图12-1牛顿曾提出“弹性恢复系数”的概念，其定义为碰撞后的相对速度与碰撞前的相对速度的比值。

一般称为恢复系数，用e 表示，即： 201012v v v v e --=(12-3)当1=e 时为完全弹性碰撞，0=e 为完全非弹性碰撞，一般10<<e 为弹性碰撞。

气轨滑块上的碰撞弹簧是钢制的，e 值与1，还是有差异的，因此在气轨上不能实现完全弹性碰撞。

1．弹性碰撞取大小两个滑块)(21m m >，将滑块2置于A 、B 光电门之间，使020=v 。

推动滑块1以速度10v 去撞滑块2，碰撞后速度分别为1v 和2v ，则：2211101v m v m v m += (12-4)碰撞前后的动能的变化为：210122221121)(21v m v m v m E k -+=∆ (12-5) 实际实验时，由于滑块运动受到一定的阻力，又由于导轨会有少许的弯曲，在A 门测出的速度A v 1，在B 门测出的速度B v 1和B v 2，都和碰撞前后瞬间相应的速度有些差异，减少差异的办法之一，是尽可能缩短碰撞点到测速光电门间的距离。

1 实验：验证动量守恒定律
第一课时：实验准备课
一、学生预习课文1、m 2
r 0。

2在同一条水平直线上。

3下了球落地的痕迹，以便记录小球飞出的水平距离，在白纸上记下重锤线所指的位置O ，它表示碰撞时小球的球心在纸上的垂直投影。

4、先不放上被碰小球，让入射小球（m
尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心1、m 2是否成立？
N O m OM m OP m '+=211 五、实验注意事项：
1、实验前应先调节斜槽，使其末端切线沿水平方向，以保证小球碰撞前时速度沿水平方向。

2、重复实验时，每次都应使小球由斜面的同一位置滚下。

3、为保证碰后两球速度方向相同，入射小球的质量应大于被碰小球。

4、在本实验中，我们采用以各球的水平射程代替程度，所以测量记录时一定要明白各线段代表的是物体哪个时刻的速度。

第二课时：学生操作课
被碰小球 复写纸。

动量守恒定律教案动量动量守恒定律教案篇一碰撞中的动量守恒1、实验目的、原理（1）实验目的运用平抛运动的知识分析、研究碰撞过程中相互作用的物体系动量守恒（2）实验原理(a)因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，若用飞行时间作时间单位，小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离。

(b)设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2，则入射球碰撞前动量为（被碰球静止）p1=m1v1①设碰撞后m1，m2的速度分别为v’1、v’2，则碰撞后系统总动量为p2=mlV’1+m2v’2②只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入①、②两式就可研究动量守恒。

2、买验器材斜槽，两个大小相同而质量不等的小钢球，天平，刻度尺，重锤线，白纸，复写纸，三角板，圆规。

3、实验步骤及安装调试（1）用天平测出两个小球的质量ml、m2.（2）按图5—29所示安装、调节好实验装置，使斜槽末端切线水平，将被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜槽末端，调节支柱，使两小球相碰时处于同一水平高度，且在碰撞瞬间入射球与被碰球的球心连线与斜槽末端的切线平行，以确保正碰后两小球均作平抛运动。

（3）在水平地面上依次铺放白纸和复写纸。

（4）在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰撞前的位置，如图5—30所示。

（5）移去被碰球m2，让入射球从斜槽上同一高度滚下，重复10次左右，用圆规画尽可能小的圆将所有的小球落点圈在里面，其圆心即为人射球不发生碰撞情况下的落点的平均位置P，如图5—31所示。

（6）将被碰小球放在小支柱上，让入射球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次左右，同理求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N.（7)过O、N作一直线，取O0’=2r(r为小球的半径，可用刻度尺和三角板测量小球直径计算厂），则O’即为被碰小球碰撞前的球心的位置（即投影位置）。

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）教案实验目的通过本实验，学生将能够深入理解动量守恒定律的原理，进一步认识动量守恒定律在物理学中的重要性；同时，能够培养学生课堂观察及实验操作的能力。

实验原理动量守恒定律：在不受外力作用的情况下，物体自身动量守恒。

即，一个系统中，如果物体A发生一定的动量改变，那么同样有某个物体B 发生相等而相反的动量改变。

实验器材弹簧测力计、细绳、随意选择的重物（球体、圆柱体等）实验步骤1.在地面上放置一个重物，系上一根细绳。

2.将另一端的细绳系在弹簧测力计上。

3.用手拉动重物，使其以一定的速度运动。

4.在重物运动过程中，及时记录下弹簧测力计的示数。

5.重复以上实验步骤多次，分别记录下不同速度下的弹簧测力计示数，并统计数据。

6.在实验过程中，注意安全操作，防止细绳松弛、装置移位等情况出现。

实验数据物体质量（kg）物体速度（m/s）重物动量变化量（kg*m/s）0.5 0.8 0.40.5 1.0 0.50.5 1.2 0.60.6 0.8 0.480.6 1.0 0.60.6 1.2 0.72实验分析及结论根据实验数据，可以得出以下结论：1.随着物体速度的提高，重物动量变化量也随之增大。

2.在实验过程中，由于不受外力作用，物体自身的动量守恒，使重物和细绳所产生的动量变化，与弹簧测力计所产生的动量变化大小相等。

因此，本实验通过实验数据的统计分析，验证了动量守恒定律的正确性与重要性，为学生更深入地理解动量守恒定律提供了一定帮助。

实验小结通过本次实验，我深刻认识到了动量守恒定律的重要性及应用，学会了如何合理利用实验装置，有效操作和处理数据，提高了实验技能和科学素养。

同时，也感受到物理实验中不断探索和创新的乐趣，促进了我进一步学习物理知识。

实验验证碰撞中的动量守恒教案实验目的：验证碰撞中动量守恒定律。

实验原理：碰撞是物体之间相互作用力的一种形式。

在碰撞过程中，物体会相互传递动量，并且按照动量守恒定律的要求，总动量在碰撞前后保持不变。

实验材料：1.碰撞小车2.弹簧塔座3.弹簧组4.直尺5.纸张6.计时器7.大碗实验步骤：1.将弹簧组装到弹簧塔座上，使弹簧处于松弛状态。

2.将纸张固定在直尺上，作为测量轨道的标尺。

3.将碰撞小车放置在轨道起点的挡板上，并保证它的位置和速度恰好对应标尺上的一个刻度。

4.将大碗放在轨道终点处，以接住碰撞小车并减小运动速度。

5.按下计时器开始计时，同时释放碰撞小车。

6.碰撞小车经过测量轨道上的一些标尺刻度时，快速记录下时间。

7.重复实验多次，取平均值。

实验数据处理与分析：1.计算碰撞小车在每个标尺位置上的速度：v=d/t，其中v为速度，d 为测量轨道上的标尺间距，t为对应的碰撞小车运动时间。

2.根据质量守恒定律，对于一维碰撞，碰撞前总动量等于碰撞后总动量：m1*v1i+m2*v2i=m1*v1f+m2*v2f，其中m为质量，v为速度，i和f分别代表碰撞前和碰撞后。

3.根据动能守恒定律，对于完全弹性碰撞，碰撞前和碰撞后总动能相等：(1/2)*m1*v1i^2+(1/2)*m2*v2i^2=(1/2)*m1*v1f^2+(1/2)*m2*v2f^24.利用实验测得的数据，计算碰撞后小车的速度，并与理论计算值进行比较和分析。

实验注意事项：1.实验前需对实验装置进行检查，确保各部分完好无损。

2.实验时需保持装置稳定，防止外界干扰。

3.实验过程中，对小车的起始位置和速度调整需准确。

4.对实验数据的记录和处理要仔细和准确。

实验预期结果：根据动量守恒定律，碰撞后总动量应该等于碰撞前的总动量，而根据离子碰撞后小车的速度计算这个动量，并与实验测得的值进行比较，验证动量守恒定律的正确性。

实验结论：根据实验数据和计算结果，如果碰撞小车在不同位置上的碰撞时间和速度满足动量守恒定律和动能守恒定律，那么可以得出结论：碰撞中的动量是守恒的。

动量守恒定律物理教案优秀5篇1、理解动量守恒定律的确切含义．2、知道动量守恒定律的适用条件和适用范围．二、能力目标1、运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律．2、能运用动量守恒定律解释现象．3、会应用动量守恒定律分析、计算有关问题（只限于一维运动）．三、情感目标1、培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法．2、使学生知道自然科学规律发现的重大现实意义以及对社会发展的巨大推动作用．重点难点：重点：理解和基本掌握动量守恒定律．难点：对动量守恒定律条件的掌握．教学过程：动量定理研究了一个物体受到力的冲量作用后，动量怎样变化，那么两个或两个以上的物体相互作用时，会出现怎样的总结果？这类问题在我们的日常生活中较为常见，例如，两个紧挨着站在冰面上的同学，不论谁推一下谁，他们都会向相反的方向滑开，两个同学的动量都发生了变化，又如火车编组时车厢的对接，飞船在轨道上与另一航天器对接，这些过程中相互作用的物体的动量都有变化，但它们遵循着一条重要的规律．（－）系统为了便于对问题的讨论和分析，我们引入几个概念．1．系统：存在相互作用的几个物体所组成的整体，称为系统，系统可按解决问题的需要灵活选取．2．内力：系统内各个物体间的相互作用力称为内力．3．外力：系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力，称为外力．内力和外力的区分依赖于系统的选取，只有在确定了系统后，才能确定内力和外力．（二）相互作用的两个物体动量变化之间的关系演示如图所示，气垫导轨上的A、B两滑块在P、Q两处，在A、B间压紧一被压缩的弹簧，中间用细线把A、B拴住，M和N为两个可移动的挡板，通过调节M、N的位置，使烧断细线后A、B两滑块同时撞到相应的挡板上，这样就可以用ＳＡ和ＳＢ分别表示A、B两滑块相互作用后的速度，测出两滑块的质量mＡ＼mＢ和作用后的位移ＳＡ和ＳＢ比较mＡＳＡ和mＢＳＢ．高二物理《动量守恒定律》教案1．实验条件：以A、B为系统，外力很小可忽略不计．2．实验结论：两物体A、B在不受外力作用的条件下，相互作用过程中动量变化大小相等，方向相反，即△pＡ＝－△pＢ或△pＡ＋△pＢ＝０注意因为动量的变化是矢量，所以不能把实验结论理解为A、B两物体的动量变化相同．（三）动量守恒定律1．表述：一个系统不受外力或受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律．2．数学表达式：p＝p’，对由A、B两物体组成的系统有：mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’ （1）mA、mB分别是A、B两物体的质量，vA、vB、分别是它们相互作用前的速度，vA’、vB’分别是它们相互作用后的速度．注意式中各速度都应相对同一参考系，一般以地面为参考系．（2）动量守恒定律的表达式是矢量式，解题时选取正方向后用正、负来表示方向，将矢量运算变为代数运算．3．成立条件在满足下列条件之一时，系统的动量守恒（1）不受外力或受外力之和为零，系统的总动量守恒．（2）系统的内力远大于外力，可忽略外力，系统的总动量守恒．（3）系统在某一方向上满足上述（1）或（2），则在该方向上系统的总动量守恒．4．适用范围动量守恒定律是自然界最重要最普遍的规律之一，大到星球的宏观系统，小到基本粒子的微观系统，无论系统内各物体之间相互作用是什么力，只要满足上述条件，动量守恒定律都是适用的．（四）由动量定理和牛顿第三定律可导出动量守恒定律设两个物体m１和m２发生相互作用，物体1对物体2的作用力是Ｆ１２，物体2对物体1的作用力是Ｆ２１，此外两个物体不受其他力作用，在作用时间△Ｖt内，分别对物体1和2用动量定理得：Ｆ２１△Ｖt＝△p１；Ｆ１２△Ｖt＝△p２，由牛顿第三定律得Ｆ２１＝－Ｆ１２，所以△p１＝－△p２，即：△p＝△p１＋△p２＝０或m１v１+m２v２=m１v１’+m２v２’．例1如图所示，气球与绳梯的质量为M，气球的绳梯上站着一个质量为m的人，整个系统保持静止状态，不计空气阻力，则当人沿绳梯向上爬时，对于人和气球（包括绳梯）这一系统来说动量是否守恒？为什么？高二物理《动量守恒定律》教案解析对于这一系统来说，动量是守恒的，因为当人未沿绳梯向上爬时，系统保持静止状态，说明系统所受的重力（Ｍ＋m）g跟浮力F平衡，那么系统所受的外力之和为零，当人向上爬时，气球同时会向下运动，人与梯间的相互作用力总是等值反向，系统所受的外力之和始终为零，因此系统的动量是守恒的．例2如图所示是A、B两滑块在碰撞前后的闪光照片部分示意图，图中滑块A的质量为0.14kg，滑块B的质量为0.22kg，所用标尺的最小刻度是0.5cm，闪光照相时每秒拍摄10次，试根据图示回答：高二物理《动量守恒定律》教案（1）作用前后滑块A动量的增量为多少？方向如何？（2）碰撞前后A和B的总动量是否守恒？解析从图中A、B两位置的变化可知，作用前B是静止的，作用后B向右运动，A向左运动，它们都是匀速运动．mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’（1）vＡ＝ＳＡ／t＝０.０５／０.１＝０.５（m／s）；vＡ′＝ＳＡ′／t＝－０.００５／０.１＝－０.０５（m／s）△pＡ＝mAvA’－mAvA＝０.１４＊（－０.０５）－０.１４＊０.５＝－０.０７７（kg·m/s），方向向左．（2）碰撞前总动量p＝pＡ＝mAvA＝０.１４__０.５＝０.０７（kg·m/s）碰撞后总动量p’＝mAvA’+mBvB’＝０.１４__（－０.０６）+０.２２__（０.０３５/０.１）＝０.０７（kg·m/s）p＝p’，碰撞前后A、B的总动量守恒．例3一质量mA＝０.２kg，沿光滑水平面以速度vA＝５m/s运动的物体，撞上静止于该水平面上质量mB＝０.５kg的物体B，在下列两种情况下，撞后两物体的速度分别为多大？（1）撞后第1s末两物距0.6m．（2）撞后第1s末两物相距3.4m．解析以A、B两物为一个系统，相互作用中无其他外力，系统的动量守恒．设撞后A、B两物的速度分别为vA’和vB’，以vA的方向为正方向，则有：mAvA＝mAvA’+mBvB’；vB’t－vA’t＝s（1）当s＝０.６m时，解得vA’＝１m／s，vB’＝１.６m／s，A、B同方向运动．（2）当s＝３.４m时，解得vA’＝－１m／s，vB’＝２.４m／s，A、B反方向运动．例4如图所示，A、B、C三木块的质量分别为mA=0.5Kg,mB=0.3Kg,mC=0.2Kg，A和B紧靠着放在光滑的水平面上，C以v0=25m/s的水平初速度沿A的上表面滑行到B的上表面，由于摩擦最终与B木块的共同速度为8m/s，求C刚脱离A时，A的速度和C的速度．高二物理《动量守恒定律》教案解析C在A的上表面滑行时，A和B的速度相同，C在B的上表面滑行时，A和B脱离．A 做匀速运动，对A、B、C三物组成的系统，总动量守恒．动量守恒定律物理教案（精选篇2）三维教学目标1、知识与技能：掌握运用动量守恒定律的一般步骤。

动量守恒定律教案(5篇)动量守恒定律教案(5篇)动量守恒定律教案范文第1篇通过对化学反应中反应物及生成物质量的试验测定，使同学理解质量守恒定律的含义及守恒的缘由；依据质量守恒定律能解释一些简洁的试验事实，能推想物质的组成。

力量目标提高同学试验、思维力量，初步培育同学应用试验的方法来定量讨论问题和分析问题的力量。

情感目标通过对试验现象的观看、记录、分析，学会由感性到理性、由个别到一般的讨论问题的科学方法，培育同学严谨求实、勇于探究的科学品质及合作精神；使同学熟悉永恒运动变化的物质，即不能凭空产生，也不能凭空消逝的道理。

渗透物质不灭定律的辩证唯物主义的观点。

教学建议教材分析质量守恒定律是学校化学的重要定律，教材从提出在化学反应中反应物的质量同生成物的质量之间存在什么关系入手，从观看白磷燃烧和氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应前后物质的质量关系动身，通过思索去“发觉”质量守恒定律，而不是去死记硬背规律。

这样同学简单接受。

在此基础上，提出问题“为什么物质在发生化学反应前后各物质的质量总和相等呢？”引导同学从化学反应的实质上去熟悉质量守恒定律。

在化学反应中，只是原子间的重新组合，使反应物变成生成物，变化前后，原子的种类和个数并没有变化，所以，反应前后各物质的质量总和必定相等。

同时也为化学方程式的学习奠定了基础。

教法建议引导同学从关注化学反应前后"质"的变化，转移到思索反应前后"量"的问题上，教学可进行如下设计：1．创设问题情境，同学自己发觉问题同学的学习是一个主动的学习过程，老师应当实行"自我发觉的方法来进行教学"。

可首先投影前面学过的化学反应文字表达式，然后提问：对于化学反应你知道了什么？同学各抒己见，最终把问题聚焦在化学反应前后质量是否发生变化上。

这时老师不失相宜的提出讨论主题：通过试验来探究化学反应前后质量是否发生变化，同学的学习热忱和爱好被最大限度地调动起来，使同学进入主动学习状态。

课题实验：验证动量守恒定律课型新授课教师时间班级高一教具多媒体三维目标知识与技能1、明确验证动量守恒定律的基本思路．2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后速度的测量方法．3、掌握实验数据处理的方法．过程与方法学习根据实验要求，设计实验，操作实验，提高动手能力。

情感态度价值观通过对实验的操作以及数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度重点验证动量守恒定律实验操作的注意事项以及数据处理。

难点速度的测量方法、实验数据的处理．教学过程教学内容教学设计意图引课引导学生完成实验设计分组实验上课之前，我们先来看一个小实验：风扇向后移动。

哪位同学能给大家解释以下，这是为什么呢？答：动量守恒定律那么本节课，我们就从实验的角度来验证这一定律！首先来回忆一下动量守恒定律的内容及表达式。

提问：那么从表达式中能看到我们在实验中需要测量那些物理量呢？怎么测量？回答：质量——天平；速度——平抛运动；气垫导轨光电门等等。

方案一：用平抛运动相关知识验证实验设计思路：入射小球、被碰小球m1和m2质量的测量----天平入射小球、被碰小球抛出点位置，落点位置的确定-----重垂线、白纸、复写纸入射小球、被碰小球水平位移的测量------米尺验证=⋅OPm1ONmOMm⋅+⋅21是否成立。

通过小实验引课，让学生明了本节课意图，引起学生兴趣温故而知新，引出本节课的实验设计思路培养学生思维发散能力学生参与实验设计以及实验注意事项的完善，加深对本实验的理解演示实验小试牛刀小结实验中需要注意的问题：与学生一起填空。

开始做实验：观察学生进行实验的状态，解决个别组遇到的问题。

实验结果展示：每组指派一名同学到投影下展示本组的实验结果，并作以相应的说明。

教师总结方案二：用气垫导轨光电门验证。

四名学生共同完成演示实验；即时将数据输入电脑表格，当场计算初末动量；其余学生认真观察实验操作，并做好记录。

练习．某同学用如图所示的装置（让入射小球与被碰小球碰撞）探究碰撞中的不变量时，产生误差的主要原因是（）A．碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向B．小球在空气中飞行时受到空气阻力C．通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差D．测量长度时有误差学生各诉己见，谈谈收获！分组实验，提高学生的动手操作能力以及团队合作能力结果展示过程是学生劳动成果的展示过程，让学生对实验产生浓厚的兴趣演示实验的设计是让学生了解气垫导轨等装置的构造及使用方法，用不同的方法验证定律更有说服力，学生进行演示锻炼了学生的动手操作能力，并且对其余学生的产生积极影响随学随练，巩固本节课内容板书设计16.1实验：验证动量守恒定律。

高中物理动量守恒实验教案
实验目的：通过实验验证动量守恒定律。

实验原理：根据牛顿第二定律，当两个物体发生碰撞时，它们之间的总动量在碰撞前后保持不变。

即动量守恒定律：总动量守恒，即$p_{i}=p_{f}$。

实验器材：小球、弹簧、平滑桌面、测量尺、实验台。

实验步骤：
1. 将小球放在平滑桌面上，并用弹簧将小球固定住。

2. 给小球以一定的初速度，让其和弹簧一起向右移动。

3. 记录小球移动的距离和移动时间，计算小球的动量。

4. 让小球碰到墙上弹回来，记录小球移动的距离和移动时间，计算小球的反向动量。

5. 思考讨论：小球碰到墙时，动量是否守恒？
实验结果：
实验数据如下：
初速度（m/s）移动距离（m）移动时间（s）动量（kg·m/s）
3.0 1.5 0.5 1.5
小球碰到墙壁弹回后，动量为-1.5kg·m/s。

实验结论：小球碰到墙壁弹回后，动量守恒。

即总动量守恒定律成立。

注意事项：
1. 实验中需注意安全，小心操作实验器材。

2. 实验后及时清理实验台，并将实验器材归位。

拓展实验：
1. 将实验中的小球替换为不同的物体，如球形、圆柱形等，探究它们在碰撞中的动量守恒情况。

2. 尝试在碰撞中引入摩擦力，观察动量守恒是否仍成立。

参考资料：《高中物理实验教案》，***出版社。

实验：验证动量守恒定律【教学目标】1．掌握动量守恒定律适用范围。

2．会用实验验证动量守恒定律。

【教学重难点】会用实验验证动量守恒定律。

【教学过程】一、实验思路教师：两个物体在发生碰撞时，作用时间很短。

根据动量定理，它们的相互作用力很大。

如果把这两个物体看作一个系统，那么，虽然物体还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用，但是有些力的矢量和为0，有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。

因此，在可以忽略这些外力的情况下，碰撞满足动量守恒定律的条件。

问题：我们应该怎样设计实验，使两个碰撞的物体所组成的系统所受外力的矢量和近似为0？学生思考，教师总结。

我们研究最简单的情况：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。

应该尽量创造实验条件，使系统所受外力的矢量和近似为0。

二、物理量的测量研究对象确定后，还需要明确所需测量的物理量和实验器材。

问题：想要验证动量守恒定律，需要测量哪些物理量？学生思考，教师总结：1 / 11根据动量的定义，很自然地想到，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。

教师：那么物体的质量我们可以直接用天平测量，物体碰撞前后的速度呢？学生回忆之前我们学习了哪些测量物体速度的方法。

最后教师总结可行的方法进行实验的设计。

（一）方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒本案例中，我们利用气垫导轨来减小摩擦力，利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。

实验装置如图所示，可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。

本实验可以研究以下几种情况：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，滑块碰撞后随即分开。

②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，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。

2 / 11③原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。

第4节实验：验证动量守恒定律一、实验目的验证碰撞中的动量守恒．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′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等．三、实验器材方案一研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．方案二研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板．四、实验步骤方案一研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒(1)测质量：用天平测出滑块质量．(2)安装：正确安装好气垫导轨，如图所示．(3)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)．(4)验证：一维碰撞中的动量守恒．方案二研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒(1)先用天平测出入射小球、被碰小球质量m1、m2.(2)按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保两小球正碰后的速度方向水平．(3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸．(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球碰前的位置．(5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P.(6)把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，从上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N.(7)过O和N在纸上作一直线．(8)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度．热点一对实验原理与操作的考查【例1】在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置：(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则________．A．m1>m2，r1>r2B．m1>m2，r1<r2C．m1>m2，r1＝r2D．m1<m2，r1＝r2(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中一定需要的是________．A．直尺B．游标卡尺C．天平D．弹簧测力计E．秒表(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为__________________．(用装置图中的字母表示)[解析](1)为防止反弹造成入射小球返回斜槽，要求入射小球质量大于被碰小球质量，即m1>m2；为使入射小球与被碰小球发生对心碰撞，要求两小球半径相同，故C正确．(2)设入射小球为a，被碰小球为b，a球碰前的速度为v1，a、b相碰后的速度分别为v1′、v2′.由于两球都从同一高度做平抛运动，当以运动时间为一个计时单位时，可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度．因此，需验证的动量守恒关系m1v1＝m1v1′＋m2v2′可表示为m1x1＝m1x1′＋m2x2′.所以需要直尺、天平，而无须弹簧测力计、秒表．由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的，两球的半径不必测量，故无须游标卡尺．(3)得出验证动量守恒定律的结论应为m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N.[答案](1)C(2)AC(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N[针对训练1]某同学用如图所示的实验装置验证动量守恒定律．(1)若入射小球的质量为m1、半径为r1，被碰小球的质量为m2、半径为r2，则要求m1________ m2，r1________ r2.(均选填“>”“<”或“＝”)(2)为完成本实验，需要的测量工具有____________________________．(填选项前的字母)A．弹簧测力计B．刻度尺C．天平D．打点计时器(3)若关系式_______________________________________________(用m1、m2及图中的字母表示)成立，则表示碰撞过程中动量守恒．解析：(1)为了保证碰后两球都向前运动，且发生正碰，所以m1>m2，r1＝r2.(2)为了完成实验，由动量守恒定律可得m1v0＝m1v1＋m2v2，所以需要测量两球质量，需要用天平，要测量碰撞前后的速度，需要测量长度，所以也需要刻度尺，A、D错误，B、C正确．(3)由动量守恒定律可得m1v0＝m1v1＋m2v2又因为小球竖直方向的高度相同，所以小球运行的时间相等，即可得m1·OP ＝m1·OM＋m2·ON.答案：(1)>＝(2)BC(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON热点二对实验步骤及数据处理的考查【例2】某同学利用气垫导轨做“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、光电门等组成．(1)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静止放在气垫导轨的中间；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2后依次被制动；⑦读出滑块通过两个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Δt 1＝10.01 ms ，通过光电门2的挡光时间Δt 2＝49.99 ms ，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt 3＝8.35 ms ；⑧测出挡光片的宽度d ＝5 mm ，测得滑块1的质量为m 1＝300 g ，滑块2(包括弹簧)的质量为m 2＝200 g ；(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：a ．_______________________________________________________________；b ．_____________________________________________________________. ②碰撞前滑块1的速度v 1为________ m/s ；碰撞后滑块1的速度v 2为________ m/s ，滑块2的速度v 3为________ m/s ；(结果保留2位有效数字)③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)a ．_______________________________________________________________；b ．_____________________________________________________________.[解析] (2)①a.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是一维的．②滑块1碰撞之前的速度v 1＝d Δt 1＝5×10－310.01×10－3m/s ≈0.50 m/s ； 滑块1碰撞之后的速度v 2＝d Δt 2＝5×10－349.99×10－3m/s ≈0.10 m/s ； 滑块2碰撞后的速度v 3＝d Δt 3＝5×10－38.35×10－3m/s ≈0.60 m/s. ③a.系统碰撞前后总动量不变．原因：系统碰撞之前的动量m 1v 1＝0.15 kg·m/s ，系统碰撞之后的动量m 1v 2＋m 2v 3＝0.15 kg·m/s.b ．碰撞前后总动能不变．原因：碰撞前的总动能E k1＝m 1v 212＝0.037 5 J ，碰撞之后的总动能E k2＝m 1v 222＋m 2v 232＝0.037 5 J ，所以碰撞前后总动能相等．[答案] (2)①a.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是一维的②0.50 0.10 0.60③a.碰撞前后总动量不变，理由见解析b ．碰撞前后总动能不变，理由见解析[针对训练2] 利用气垫导轨通过闪光照相进行“验证动量守恒定律”的实验．(1)实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大，应选图甲中的________(选填“a”或“b”)，若要求碰撞动能损失最小，则应选图甲中的________(选填“a”或“b”)．(图a 两滑块分别装有弹性圈，图b 两滑块分别装有撞针和橡皮泥)(2)某次实验时碰撞前B 滑块静止，A 滑块匀速向B 滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图乙所示．已知相邻两次闪光的时间间隔为T ，在这4次闪光的过程中，A 、B 两滑块均在0～80 cm 范围内，且第1次闪光时，滑块A 恰好位于x ＝10 cm 处．若A 、B 两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的________时刻，A 、B 两滑块质量比m A ∶m B ＝________.解析：(1)若要求碰撞时动能损失最大，则需两滑块碰撞后结合在一起，故应选图甲中的b；若要求碰撞时动能损失最小，则应使两滑块发生弹性碰撞，即选图甲中的a.(2)由图乙可知，第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm 处，第2次A 在x＝30 cm处，第3次A在x＝50 cm 处，碰撞在x＝60 cm处．从第3次闪光到碰撞的时间为T2，则可知碰撞发生在第1次闪光后的2.5T时刻．设碰前A的速度为v，则碰后A的速度为v2，B的速度为v，向右为正方向，根据动量守恒定律可得m A v＝－m A·v2＋m B·v，解得m Am B＝23.答案：(1)b a(2)2.5T2∶3热点三创新实验【例3】某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图1所示．在小车甲后连着纸带，打点计时器的打点频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．,图1)(1)若已得到打点纸带如图2所示，并测得各计数点间距并标在纸带上，A为运动起始的第一点，则应选__________________段计算小车甲的碰前速度，应选__________段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两空均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)．,图2)(2)已测得小车甲的质量m甲＝0.40 kg，小车乙的质量m乙＝0.20 kg，由以上测量结果，可得碰前m甲v甲＋m乙v乙＝________kg·m/s；碰后m甲v甲′＋m乙v乙′＝________kg·m/s.(3)通过计算得出的结论是______________________________．[解析](1)观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度．(2)v甲＝x BCΔt＝1.05 m/s，v′＝x DEΔt＝0.695 m/sm甲v甲＋m乙v乙＝0.420 kg·m/s碰后，m甲v甲′＋m乙v乙′＝(m甲＋m乙)v′＝0.60×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s.(3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒．[答案](1)BC DE(2)0.4200.417(3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的动量守恒[针对训练3]某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”．实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平．其实验步骤如下：A．用天平测出滑块A、B的质量m A、m B；B．用细线将滑块A、B连接，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态；C．剪断细线，滑块A、B离开弹簧后，均沿光滑操作台的台面运动，最后都滑落台面，记录A、B滑块的落地点P1、P2；D．用刻度尺测出水平地面的落地点P1、P2距操作台边缘的水平距离x1、x2；E．用刻度尺测出操作台面距水平地面的高度h；F．查得当地的重力加速度大小为g.根据其实验步骤，回答下列问题：(1)如果滑块A、B组成的系统水平方向动量守恒，须满足的关系是____________________________________________________________________ ______________________________________________(用测量量表示)．(2)如果滑块A、B组成的系统水平动量守恒，则在步骤D中，若测量出x1>x2，那么A、B的质量关系m A________(选填“>”“＝”或“<”)m B.(3)该装置也可以验证机械能守恒定律．已知剪断细线前，弹簧的弹性势能为E.如果滑块A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，须满足的关系是________(用测量量表示)．解析：(1)取滑块A的初速度方向为正方向，两滑块质量和平抛初速度分别为m A、m B、v1、v2，平抛运动的水平位移分别为x1、x2，平抛运动的时间为t.根据动量守恒定律得，0＝m A v1－m B v2，又v1＝x1t ，v2＝x2t，代入得到m A x1＝m B x2.(2)因为m A x1＝m B x2，若x1>x2，所以m A<m B.(3)根据机械能守恒定律，弹簧处于压缩状态时的弹性势能等于两滑块弹出时的动能，所以E＝12m A v 21＋12m B v22，由h＝12gt2，可以得到t＝2h g，所以v1＝x1t＝x12hg ，v2＝x2t＝x22hg，代入上式后得E＝g4h()m A x21＋m B x22.答案：(1)m A x1＝m B x2(2)<(3)E＝g4h()m A x21＋m2B x2(建议用时：25分钟)[基础巩固练]1．某实验小组采用如图所示的实验装置做“验证动量守恒定律”实验．在水平桌面上放置气垫导轨，导轨上安装光电计时器1和光电计时器2，带有遮光片的滑块A 、B 的质量分别为m A 、m B ，两遮光片沿运动方向的宽度均为d .实验过程如下：①调节气垫导轨成水平状态；②轻推滑块A ，测得滑块A 通过光电计时器1的遮光时间为t 1；③滑块A 与滑块B 相碰后，滑块B 和滑块A 先后经过光电计时器2的遮光时间分别为t 2和t 3.(1)实验中为确保两滑块碰撞后滑块A 不反向运动，则m A 、m B 应满足的关系为m A ________(选填“大于”“等于”或“小于”)m B .(2)碰前滑块A 的速度大小为______________________________．(3)利用题中所给物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为__________________________________________________________．解析：(1)滑块A 和滑块B 发生碰撞，用质量大的滑块A 碰质量小的滑块B ，则不会发生反弹，所以m A >m B .(2)滑块经过光电计时器时挡住光的时间极短，则平均速度可近似替代滑块的瞬时速度，则碰前滑块A 的速度为v A ＝d t 1. (3)碰后滑块A 的速度v A ′＝d t 3碰后滑块B 的速度v B ′＝d t 2由动量守恒定律得m A v A ＝m A v A ′＋m B v B ′化简可得m A t 1＝m A t 3＋m B t 2. 答案：(1)大于 (2)d t 1 (3)m A t 1＝m A t 3＋m B t 22．如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O 点，O 点下方桌子的边缘有一竖直立柱．实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高．将球1拉到A 点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c.(1)还需要测量的量是__________________、__________________和__________________．(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为______________________________________.(忽略小球的大小)解析：(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变化；根据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度h0就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量m2和立柱高h、桌面离水平地面的高度h0就能求出弹性球2的动量变化．(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程2m1a－h＝2m1b－h＋m2ch0＋h.答案：(1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面离水平地面的高度h0(2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2ch0＋h[综合提升练]3．用如图所示的装置验证动量守恒定律．质量为m A的钢球A用细线悬挂于O点，质量为m B的钢球B放在离地面高度为h的小支柱N上，O点到A球球心的距离为l，使悬线在A球释放前张紧，且线与竖直线的夹角为α，A球释放后摆到最低点时恰好与B球正碰，碰撞后A球把轻质指针OC由竖直位置推移到与竖直线夹角β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持α不变，多次重复上述实验，白纸上记录了多个B球的落点．已知重力加速度为g.(1)为了验证两球碰撞过程动量守恒，除了测量质量m A、m B，夹角α、β，高度h的数据外，还应测量____________、____________等物理量．(2)用测量到的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量分别为：p A＝____________，p A′＝______________，p B＝____________，p B′＝__________．解析：(1)实验过程中需要求出两小球碰撞前后的动量，因此需要知道小球的质量与速度，小球的速度可以由动能定理与平抛运动知识求得，因此该实验需要测量的物理量有：小球的质量m A、m B，倾角α与β，球B飞出时的高度h，线长l，水平位移s.(2)小球A下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得m A gl(1－cos α)＝12m A v 2A－0解得v A＝2gl（1－cos α），则p A＝m A v A＝m A2gl（1－cos α）小球A与小球B碰撞后继续运动，A碰后到达最左端，机械能守恒，由机械能守恒定律得－m A gl(1－cos β)＝0－12m A v A′2解得v A′＝2gl（1－cos β）故p A′＝m A v A′＝m A2gl（1－cos β），碰撞前B球动量为0，碰撞后B球做平抛运动，水平方向s＝v B′t，竖直方向h＝12gt2，解得v B′＝s g2h，则碰后B球的动量p B′＝m B v B′＝m B s g2h.答案：(1)水平位移s线长l(2)m A2gl（1－cos α）m A2gl（1－cos β）0m B s g 2h。

实验验证动量守恒定律一、实验目的验证碰撞中的动量守恒．二、实验原理1．质量为m1和m2的两个小球发生正碰，假设碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′．2．因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同．那么小球的水平速度假设用飞行时间作时间单位，在数值上就等于小球飞出的水平距离．所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入公式，即m1OP＝m1OM＋m2ON．假设在实验误差允许X围内成立，就验证了两小球组成的系统碰撞前后总动量守恒．式中OP、OM和ON的意义如下图．三、实验器材斜槽，大小相等质量不同的小钢球两个，重垂线一条，白纸，复写纸，天平一台，刻度尺，圆规，三角板．四、实验步骤1．用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为碰撞球．2．按照图所示安装实验装置，调整固定斜槽，调整时应使斜槽末端水平．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．不放被碰小球，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就是小球落点的平均位置．5．把被碰小球放在槽口上，让入射小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和被碰小球落点的平均位置N，如下图．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m1OP＝m1OM ＋m2ON，看在误差允许的X围内是否成立．五、须知1．斜槽轨道末端的切线必须水平，判断是否水平的方法是将小球放在斜槽轨道平直部分任一位置，假设小球均能保持静止，那么说明斜槽末端已水平．2．入射小球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放，可在斜槽适当高度处固定一挡板，使小球靠着挡板，然后释放小球．3．入射球的质量应大于被碰球的质量．4．实验过程中确保实验桌、斜槽、记录所用的白纸的位置要始终保持不变．5．在计算时一定要注意m1、m2与OP、OM和ON的对应关系．6．应尽可能的在斜槽较高的地方由静止释放入射小球．六、误差分析1．小球落点位置确定的是否准确是产生误差的一个原因，因此在确定落点位置时，应严格按步骤中的4、5去做．2．入射小球每次是否从同一高度无初速度滑下是产生误差的另一原因．3．两球的碰撞假设不是对心正碰那么会产生误差．4．线段长度的测量产生误差．5．入射小球释放的高度太低，两球碰撞时内力较小也会产生误差．实验的操作与数据处理如图，用“碰撞实验器〞可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的序号)，间接地解决这个问题．A ．小球开始释放高度hB ．小球抛出点距地面的高度HC ．小球做平抛运动的射程(2)图中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m 1多次从斜轨上S 位置静止释放，找到其平均落地点的位置P ，测量平抛射程OP ．然后，把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分，再将入射球m 1从斜轨上S 位置静止释放，与小球m 2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号)A ．用天平测量两个小球的质量m 1、m 2B ．测量小球m 1开始释放的高度hC ．测量抛出点距地面的高度HD ．分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、NE ．测量平抛射程OM 、ON(3)假设两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______________________________(用(2)中测量的量表示)；假设碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为________________(用(2)中测量的量表示)．(4)经测定，m 1＝45．0 g ，m 2＝7．5 g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如下图．碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1′，那么p 1∶p 1′＝________∶11；假设碰撞结束时m 2的动量为p 2′，那么p 1′∶ p 2′＝11∶________．实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′为________． (5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大，请你用(4)中的数据，分析和计算出被碰小球m 2平抛运动射程ON 的最大值为________cm ．[思路点拨] 此题可根据平抛运动、能量守恒定律等知识求解．[解析] (1)该实验是验证动量守恒定律，也就是验证两球碰撞前后动量是否相等，即验证m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′，由题图中装置可以看出，不放被碰小球m 2时，m 1从抛出点下落高度与放上m 2两球相碰后下落的高度H 相同，即在空中做平抛运动的下落时间t 相同，故有v 1＝OP t ，v 1′＝OM t ，v 2′＝ON t，代入m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′，可得m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON ，只需验证该式成立即可，在实验中不需测出速度，只需测出小球做平抛运动的水平位移即可． (2)需先找出落地点才能测量小球的水平位移，测量小球的质量无先后之分． (3)假设是弹性碰撞，还应满足能量守恒， 即12m 1v 21＝12m 1v 1′2＋12m 2v 2′2， 即m 1·OP 2＝m 1·OM 2＋m 2·ON 2．(4)p 1p 1′＝m 1·OP m 1·OM ＝OP OM ＝44.835.2＝14∶11． p 1′p 2′＝m 1·OM m 2·ON ＝45.0×35.207.5×55.68＝11∶2．9． p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OP m 1·OM ＋m 2·ON＝45.0×44.8045.0×35.20＋7.5×55.68≈1(1～1．01均可)． (5)当两球发生弹性碰撞时，碰后m 2的速度最大，射程最大，由m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON 与m 1·OP 2＝m 1·OM 2＋m 2·ON 2可解出ON 的最大值为76．8 cm ．[答案] (1)C (2)ADE 或DEA 或DAE(3)m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OPm 1·OM 2＋m 2·ON 2＝m 1·OP 2 (4)14 2．9 1(1～1．01均可)(5)76．8实验的改进与创新如下图为气垫导轨上两个滑块A 、B 相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz ．开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动．滑块A 、B 的质量分别为200 g 、300 g ，根据照片记录的信息，A 、B 离开弹簧后，A 滑块做________运动，其速度大小为________m /s ，本实验中得出的结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________．[解析] 由题图可知，A 、B 离开弹簧后，均做匀速直线运动，开始时v A ＝0，v B ＝0，A 、B 被弹开后，v A ′＝0．09 m /s ，v B ′＝0．06 m /s ，m A v A ′＝0．2×0．09 kg ·m /s ＝0．018 kg ·m /sm B v B ′＝0．3×0．06 kg ·m /s ＝0．018 kg ·m /s 由此可得：m A v A ′＝m B v B ′，即0＝m B v B ′－m A v A ′结论：两滑块组成的系统在相互作用过程中质量与速度乘积的矢量和守恒．[答案] 匀速直线 0．09 两滑块组成的系统在相互作用过程中质量与速度乘积的矢量和守恒1．(多项选择)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差( )A ．导轨安放不水平B ．小车上挡光板倾斜C ．两小车质量不相等D ．两小车碰后连在一起解析：选AB ．选项A 中，导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；选项B 中，挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差，所以答案应为A 、B ．2．(多项选择)在做利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量的实验中，以下说法正确的选项是( )A ．悬挂两球的细线长度要适当且等长B ．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C ．两小球必须都是刚性球且质量相同D ．两小球碰后可以粘合在一起共同运动解析：选ABD ．两线等长能保证两球正碰，也就是对心碰撞，以减小实验误差，所以A正确．由于计算碰撞前速度时用到了mgh ＝12mv 2－0，即初速度为0时碰前的速度为v ＝2gh ，B 正确．本实验中对小球的材质性能无要求，C 错误．两球正碰后，有各种运动情况，所以D 正确．3．(多项选择)在用打点计时器做“探究碰撞中的不变量〞实验时，以下哪些操作是正确的( )A ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C ．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D ．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源 解析：选BC ．车的质量可以用天平测量，没有必要一个用撞针而另一个用橡皮泥配重．这样做的目的是为了碰撞后两车粘在一起有共同速度，选项B 正确；打点计时器的使用原那么是先接通电源，C 项正确．4．在利用平抛运动做“探究碰撞中的不变量〞实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端的切线保持水平，这样做的目的是( )A ．入射球得到较大的速度B ．入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向C ．入射球与被碰球碰撞时动能无损失D ．入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出解析：选B ．实验中小球能水平飞出是实验成功的关键，只有这样才能使两个小球在空中运动时间相等．5．“探究碰撞中的不变量〞的实验中，入射小球质量m 1＝15 g ，原来静止的被碰小球质量m 2＝10 g ，由实验测得它们在碰撞前后的x －t 图象如下图，由图可知，入射小球碰撞前的m 1v 1是________，入射小球碰撞后的m 1v ′1是________，被碰小球碰撞后的m 2v ′2是________．由此得出结论________________________________________________________________________．解析：由题图可知碰撞前m 1的速度大小v 1＝0.20.2m/s ＝1 m/s 故碰撞前的m 1v 1＝0．015×1 kg ·m/s ＝0．015 kg ·m/s碰撞后m 1的速度大小v ′1＝0.3－0.20.4－0.2m/s ＝0．5 m/s m 2的速度大小v ′2＝0.35－0.20.4－0.2m/s ＝0．75 m/s 故m 1v ′1＝0．015×0．5 kg ·m/s ＝0．007 5 kg ·m/sm2v′2＝0．01×0．75 kg·m/s＝0．007 5 kg·m/s可知m1v1＝m1v′1＋m2v′2．答案：0．015 kg·m/s 0．007 5 kg·m/s0．007 5 kg·m/s 碰撞中mv的矢量和是守恒的量6．用如下图的装置可以完成“探究碰撞中的不变量〞实验．(1)假设实验中选取的A、B两球半径相同，为了使A、B发生一维碰撞，应使两球悬线长度________，悬点O1、O2之间的距离等于________．(2)假设A、B两球的半径不相同，利用本装置能否完成实验？如果你认为能完成，请说明如何调节？解析：(1)为了保证一维碰撞，碰撞点应与两球在同一条水平线上．故两球悬线长度相等，O1、O2之间的距离等于球的直径．(2)如果两球的半径不相等，也可完成实验．调整装置时，应使O1、O2之间的距离等于两球的半径之和，两球静止时，球心在同一水平高度上．答案：(1)相等球的直径(2)见解析7．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，如下图，现烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，探究物体间发生相互作用时的不变量．测量过程中：(1)还必须添加的器材有________________________________________________________________________．(2)需直接测量的数据是________________________________________________________________________．解析：两球被弹开后，分别以不同的速度离开桌面做平抛运动，两球做平抛运动的时间相等，均为t＝2hg(h为桌面离地的高度)．根据平抛运动规律，由两球落地点距抛出点的水平距离x＝v·t，知两物体水平速度之比等于它们的射程之比，即v1∶v2＝x1∶x2，因此本实验中只需测量x1、x2即可．测量x1、x2时需准确记下两球落地点的位置，故需要直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤和木板等．假设要探究m1x1＝m2x2或m1x21＝m2x22或x1m1＝x2m2是否成立，还需要用天平测量两球的质量m1、m2．答案：(1)直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板、天平(2)两球的质量m1、m2以及它们做平抛运动的射程x1、x28．某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如下图．在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．(1)假设已得到打点纸带如下图，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，那么应选________段计算小车甲的碰前速度，应选________段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两空选填“AB〞“BC〞“CD〞或“DE〞)．(2)已测得小车甲的质量m甲＝0．40 kg，小车乙的质量m乙＝0．20 kg，由以上测量结果可得：碰前m甲v甲＋m乙v乙＝________kg·m/s；碰后m甲v′甲＋m乙v′乙＝________kg·m/s．(3)通过计算得出的结论是什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析：(1)观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度．(2)v甲＝BCΔt＝1．05 m/s，v′＝DEΔt＝0．695 m/sm甲v甲＋m乙v乙＝0．420 kg·m/s碰后m甲v′甲＋m乙v′乙＝(m甲＋m乙)v′＝0．60×0．695 kg·m/s＝0．417 kg·m/s．(3)在误差允许X围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的．答案：(1)BCDE(2)0．420 0．417(3)在误差允许X围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。

《实验_验证动量守恒定律》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解并掌握动量守恒定律的观点和原理。

2. 学会应用实验器械，进行动量守恒定律的验证实验。

3. 通过实验，理解和掌握动量守恒定律在物理中的应用。

二、教学重难点1. 教学重点：动量守恒定律的实验操作、数据收集、分析和总结。

2. 教学难点：实验中可能出现的误差和异常情况，以及如何处理和分析这些数据。

三、教学准备1. 准备所需实验器械：包括质量测量仪、小球、挡板、尺子等。

2. 提前进行实验操作的模拟和演示，让学生了解实验步骤和注意事项。

3. 准备好实验报告表格，以及引导学生在实验后进行数据分析和讨论的问题。

4. 提前安排学生进行小组讨论，预习实验操作步骤，确保实验顺利进行。

5. 在课前复习相关知识，包括动量守恒定律的观点、实验原理等。

四、教学过程：1. 引入新课：起首通过一些生活实例引导学生认识到动量守恒定律在平时生活中的应用，如物体碰撞、投掷物体等。

然后介绍实验的目标和原理，让学生了解实验的意义和目标。

设计互动环节：让学生参与投掷小球、碰撞物体等小实验，激发他们的学习兴趣和参与度。

2. 实验操作：指导学生按照实验步骤进行操作，包括实验器械的准备、实验步骤的执行、数据的记录和整理等。

在实验过程中，教师需要强调注意事项，确保学生安全。

设计互动环节：让学生参与实验操作，教师进行指导，鼓励学生发现问题、解决问题。

3. 数据分析与结论：引导学生对实验数据进行处理和分析，得出动量守恒定律的验证结果。

教师需要诠释实验结果的意义，并引导学生得出结论。

设计互动环节：让学生提出自己的问题和疑惑，教师进行解答和指导。

4. 教室小结：对本节课的内容进行总结，强调动量守恒定律的重要性和应用，鼓励学生将所学知识应用到实际生活中。

设计互动环节：让学生分享自己在实验过程中的收获和感受，教师给予反馈和鼓励。

5. 课后作业：安置与动量守恒定律相关的思考题，让学生进一步思考动量守恒定律的应用和意义。

动量守恒实验教案摘要：动量守恒是物理学中的基本原则之一，它描述了系统内部不受外力作用时动量的守恒。

本教案旨在通过实验教学的方式，帮助学生深入理解动量守恒的概念及其应用。

实验将通过使用弹簧测力计和小推车来验证动量守恒定律，并引导学生进行实验观察、数据处理和结论推理，培养学生的实验技能和科学思维。

1.实验目的本实验的主要目的是通过观察和测量，验证动量守恒定律，并培养学生的实验技能和科学思维。

2.实验原理动量（momentum）是物体的质量与速度的乘积，用数学表示为p=mv，其中p为动量，m为质量，v为速度。

动量守恒定律指出，在一个封闭系统中，当不受外力作用时，系统内物体的总动量保持不变。

3.实验器材和材料- 弹簧测力计- 小推车- 不同质量的物体- 平滑的水平轨道- 计时器4.实验步骤步骤一：准备工作1) 将平滑的水平轨道放在桌面上。

2) 将弹簧测力计固定在小推车的前部。

3) 准备不同质量的物体。

步骤二：实验测量1) 将小推车放在轨道的一端，使其保持静止。

2) 将质量为m1的物体放在小推车上，并使其静止。

3) 用计时器测量小推车上的弹簧测力计示数T1。

4) 移除m1物体，再次用计时器测量小推车上的弹簧测力计示数T2。

步骤三：数据处理1) 计算动量根据动量的定义p=mv，计算m1物体的动量p1和小推车的动量p2。

p1 = m1 * 0（初始速度为零）p2 = m2 * 0（小推车静止）2) 计算动量变化量根据动量守恒定律，系统内的总动量应保持不变。

因此，计算动量变化量∆p = p2 - p1。

步骤四：实验观察和结论1) 实验观察观察小推车上的弹簧测力计示数的变化。

记录T1和T2的数值。

2) 结论通过实验数据的处理，可以得出结论：在不受外力作用时，小推车和物体的动量守恒。

5.实验注意事项1) 实验前确保实验器材安全可靠。

2) 操作实验器材时要小心轻柔，避免产生意外。

3) 记录实验数据时要准确、严谨。

6.拓展实验除了上述实验测量小推车和物体的动量守恒，我们还可以进行以下拓展实验内容：- 探究弹簧测力计的使用方法和原理；- 探究不同物体质量对动量守恒影响的实验；- 探究动量守恒在碰撞实验中的应用。

动量守恒定律一、系统、内力和外力1. 系统：相互作用的两个或多个物体组成的一个整体。

2. 内力：系统内部物体间的相互作用力。

3. 外力：系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。

二、动量守恒定律1. 内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。

F合=02. 成立条件（1）系统不受外力或系统所受外力的矢量和为0。

（2）对动量守恒成立条件的理解①系统不受外力或系统所受外力的合力为零。

②系统所受外力的合力虽不为零，但比系统内力小很多，及内力远大于外力。

③系统所受外力的合力虽不为零，但系统在某一个方向上不受外力或受到的合外力为零，则系统在该方向上的动量守恒。

注意：动量作为矢量，是有方向的物理量，那么系统动量守恒必须明确是在哪一方向上守恒。

3. 表达式（1）p＝p′含义：系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′。

（2）m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′含义：相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量之和等于作用后的动量之和。

（3）Δp1＝－Δp2含义：相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反。

（4）Δp＝0含义：总动量增量之和为零。

对动量守恒定律的理解1. 矢量性：作用前后物体的运动方向都在同一直线上的情况，应选取统一的正方向。

凡是与选取正方向相同的动量为正，相反为负。

2. 瞬时性：动量是状态量，动量守恒指的是系统任一瞬时的动量恒定。

方程m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′即左侧是作用前（或某一时刻）各物体的动量和，等号右侧是作用后（或另一时刻）各物体的动量和。

3. 相对性：应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一惯性系的速度。

一般以地面为参考系。

4. 系统性：研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统5. 普适性：它不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。

利用动量守恒定律解题的一般步骤（1）确定研究对象（系统），进行受力分析：（2）确定研究过程，进行运动分析；（3）判断系统在所研究的过程中是否满足动量守恒的条件；（4）规定某个方向为正方向，分析初末状态系统的动量；（5）根据动量守恒定律建立方程，并求出结果。

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。

动量守恒定律教案（实用版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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《科学验证：动量守恒定律》学历案一、学习目标1、理解动量守恒定律的内容和适用条件。

2、学会运用动量守恒定律解决实际问题。

3、通过实验探究和理论推导，培养科学思维和探究能力。

二、学习重难点1、重点（1）动量守恒定律的内容和表达式。

（2）运用动量守恒定律分析碰撞、爆炸等问题。

2、难点（1）动量守恒定律的适用条件。

（2）对动量守恒定律的理解和应用。

三、知识链接1、动量的定义：物体的质量与速度的乘积，即 p ＝ mv 。

2、冲量的定义：力与作用时间的乘积，即 I ＝ Ft 。

四、学习过程（一）引入在日常生活中，我们经常会观察到一些物体相互作用的现象，比如碰撞、爆炸等。

在这些过程中，物体的速度会发生变化，那么它们的动量是否也会发生变化呢？这就引出了我们今天要学习的动量守恒定律。

（二）动量守恒定律的内容如果一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。

这就是动量守恒定律。

（三）动量守恒定律的表达式假设系统内有两个物体，分别为物体 1 和物体 2 ，它们的质量分别为 m1 和 m2 ，初速度分别为 v1i 和 v2i ，末速度分别为 v1f 和 v2f 。

则动量守恒定律的表达式为：m1v1i ＋ m2v2i ＝ m1v1f ＋ m2v2f（四）动量守恒定律的适用条件1、系统不受外力或者所受外力的矢量和为零。

2、系统内力远大于外力，如碰撞、爆炸等瞬间过程。

3、某一方向上系统不受外力或者所受外力的矢量和为零，则该方向上动量守恒。

（五）实验探究动量守恒定律实验目的：通过实验验证动量守恒定律。

实验器材：气垫导轨、光电门、滑块、砝码、天平、计时器等。

实验步骤：1、调节气垫导轨水平，用天平测量滑块和砝码的质量。

2、将两个滑块分别放在气垫导轨上，一个滑块上安装遮光片，另一个滑块上安装碰撞器。

3、让一个滑块以一定的初速度运动，与另一个静止的滑块发生碰撞，通过光电门记录碰撞前后滑块的速度。

4、改变滑块的质量和初速度，多次重复实验。

实验探究动量守恒教案一、实验目的通过动量守恒的实验，了解在不同的动能和势能条件下，系统总动能和机械能守恒的物理原理，熟悉动量守恒定律的应用，掌实验方法，锻炼实验操作能力和科学探究能力。

二、实验原理动量守恒定律是指在一个孤立系统内，系统内各物体的总动量在任何时刻都是守恒的。

即系统内各物体动量的总和在系统内自由发生转移之时，其总和始终是不变的。

在实验中，假设有两个物体A和B，它们之间发生完全弹性碰撞。

在碰撞前，物体A和B分别以$v1$和$v2$的速度向不同的方向运动。

在碰撞后，物体A的速度为$v1'$，物体B的速度为$v2'$，以质量分别为$m1$和$m2$的两个物体在碰撞前后动量守恒的关系式可以表示为：$m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'$其中，变量的单位为千克，速度的单位为米每秒。

三、实验仪器物体A、B和碰撞器。

四、实验步骤1.将实验仪器摆放妥当，保证实验环境整洁安全。

2.按照实验要求给物体A、B赋上不同的初速度。

3.发生弹性碰撞后，记录物体A、B撞击前后的速度和撞击时间，并计算出每个物体的动量。

4.根据动量守恒定律，计算碰撞后物体A、B的速度。

5.重复上述步骤，记录和分析实验数据。

6.将实验结果与理论计算值进行比较，验证动量守恒定律的正确性。

五、实验注意事项1.实验过程中要保持仪器的干净整洁，严禁随意移动和损坏实验设备。

2.实验操作时应该注意个人安全。

3.实验数据的记录和处理过程中要精细细致，切勿将数据记录错误。

4.实验过程中要保持耐心和耐力。

5.尽可能地减小各种偏差的影响，提高实验结果的准确性和可靠性。

六、实验结果分析在实验过程中，我们按照实验步骤进行操作，记录实验数据。

在记录数据的过程中，我们根据动量守恒定律计算出经过弹性碰撞后物体A、B的速度。

通过对实验数据和理论计算的结果进行分析，我们可以发现实验的结果与理论计算结果基本相符，证明动量守恒定律的正确性是成立的。