人教版 (2019)選擇性必修 第一冊4 實驗：驗證動量守恒定律學(xué)案

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第一冊4 實驗：驗證動量守恒定律學(xué)案，共6頁。學(xué)案主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)重難點，學(xué)習(xí)過程，課堂練習(xí)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
實驗：驗證動量守恒定律 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．掌握動量守恒定律適用范圍。2．會用實驗驗證動量守恒定律。【學(xué)習(xí)重難點】會用實驗驗證動量守恒定律。【學(xué)習(xí)過程】一、實驗思路問題1：我們應(yīng)該怎樣設(shè)計實驗，使兩個碰撞的物體所組成的系統(tǒng)所受外力的矢量和近似為0？ 二、物理量的測量問題2：想要驗證動量守恒定律，需要測量哪些物理量？  （一）方案一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒1．實驗步驟：（1）____________________________________________。（2）____________________________________________。（3）__________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）驗證的表達式：__________________________________。2．數(shù)據(jù)處理（1）滑塊速度的測量：v＝__________，式中Δx為____________________，Δt為________________________________________。（2）驗證的表達式：________________________________________。（二）方案二：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律1．實驗步驟：（1）________________________________________。（2）________________________________________。（3）______________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）放球找點，不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上_____________處自由滾下，重復(fù)10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心F就是小球落點的平均位置。（5）碰撞找點，把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽_____________自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次。用步驟4的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置和被撞小球落點的平均位置N，如圖所示。（6）驗證：連接N，測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數(shù)據(jù)填入表中。最后代入m1OP（7）結(jié)束：整理好實驗器材放回原處。2．數(shù)據(jù)處理：驗證的表達式：__________________________________。 （三）方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗1．實驗器材：___________________________________________________________。2．實驗步驟（1）_______________________________。（2）______________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）______________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）測速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由____________算出速度。（5）改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗。（6）驗證：一維碰撞中的動量守恒。3．數(shù)據(jù)處理（1）小車速度的測量：__________，式中是______________________________，可用刻度尺測量，為______________________________，可由打點間隔算出。（2）驗證的表達式：______________________________。4．注意事項（1）前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“__________”和“__________”。（2）若利用“氣墊導(dǎo)軌”完成實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。若用“斜槽”完成實驗，斜槽末端的切線必須__________，入射小球每次都必須從斜槽____________________由__________釋放。5．誤差分析（1）系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：①碰撞是否為____________________。②實驗是否滿足動量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否__________，兩球是否__________。（2）偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量。（3）改進措施：①設(shè)計方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動量守恒的條件。②采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差。【課堂練習(xí)】1．（2017·江西模擬）利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗，步驟如下：①用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為200g和300g；②安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；③向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；④把A、B兩滑塊放到導(dǎo)軌上，并給它們一個初速度，同時開始閃光照相，閃光的時間間隔設(shè)定為Δt＝0.2s，照片如圖所示。結(jié)合實驗過程和圖象分析知：該圖象是閃光4次攝得的照片，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0～80cm刻度范圍內(nèi)；第一次閃光時，滑塊A恰好通過x＝55cm處，滑塊B恰好通過x＝70cm處；碰撞后有一個滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。設(shè)向右為正方向，試分析：滑塊碰撞時間發(fā)生在第一次閃光后____s，碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和為____kg·m/s，碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和為____kg·m/s。答案：0.1；－0.2；－0.22．（2017·湖北黃岡中學(xué)期中）某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的a、b兩球的碰撞來驗證動量守恒定律。圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。在記錄紙上記下重垂線所指的位置O。實驗時先使a球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡，確定小球a的落點平均位置B。再把b球放在水平槽末端R，讓a球仍從固定位置G由靜止開始滾下，與b球碰撞后，落到水平地面的記錄紙上，重復(fù)10次，得到兩球的落點平均位置分別為A和C，其中b球落點痕跡如圖乙所示。米尺水平放置，零點與O點對齊。（1）碰撞后b球的水平射程應(yīng)取為____cm。（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？答：____（填選項序號）。A．水平槽上未放b球時，測量a球落點位置到O點的距離x1B．a球與b球碰撞后，分別測量a球和b球的落點位置到O點的距離x2、x3C．測量a球或b球的直徑dD．測量a球和b球的質(zhì)量ma、mb（或兩球質(zhì)量之比）E．測量G點相對于水平槽面的高度H（3）按照本實驗方法，已知a球的質(zhì)量為ma，b球的質(zhì)量為mb，ma>mb，那么動量守恒定律的驗證式為____（用實驗中所測物理量相應(yīng)字母表示）。答案：（1）64.5（64.2～64.8均可）；（2）ABD；（3）max1＝max2＋mbx33．（2017·湖南師大附中模擬）如圖所示是用來驗證動量守恒定律的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點正下方桌子的邊緣有一豎直立柱。實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高。將球1拉至A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上。釋放球1，當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞。碰后球1向左最遠可擺至B點，與球2落到水平地面上的C點。測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒?，F(xiàn)已測出彈性球1和2的質(zhì)量m1、m2（m1>m2），A點離水平桌面的距離為a，B點離水平桌面的距離為b。此外：（1）還需要測量的量是______________________、_____________和____________。（2）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒定律的表達式為______________________。答案：（1）C點與桌子邊緣間的水平距離c、立柱高h、桌面高H；（2）2m1＝2m1＋m24．（2017·山東泰安一模）如圖所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。（1）實驗必須滿足的條件是_________（填選項的符號）。A．斜槽軌道必須是光滑的B．斜槽軌道末端的切線是水平的C．入射小球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下D．若入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，則m1>m2（2）圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓小球1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程，然后，把小球2靜置于軌道的末端，再將小球1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球2發(fā)生碰撞，并多次重復(fù)。接下來要完成的必要步驟是_________（填選項的符號）。A．用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B．測量小球1開始釋放的高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到小球1、小球2相碰后平均落點的位置M、NE．測量平拋射程、（3）若兩球碰撞前后的動量守恒，則滿足的表達式為____________________（用（2）中測量的量表示）。（4）若m1＝45.0g、m2＝9.0g，＝46.20cm。則可能的最大值為____cm（小數(shù)點后保留兩位）。答案：（1）BCD（2）ADE（3）m1＝m1＋m2（4）77.00