高中物理-学习并验证碰撞中的动量守恒定律教案
人教版高中物理选择性必修1第1章第4节实验：验证动量守恒定律教学设计
人教版高中物理选择性必修1第1章第4节实验：验证动量守恒定律教学设计课题实验：验证动量守恒定律单元 1 学科物理年级高二教材分析教材在第1节通过教师演示实验引导学生寻求碰撞中的不变量，后面又通过理论推导得出了动量守恒定律。
学生通过必修课程的学习，已经储备了丰富的运动与相互作用关系的知识，初步形成了运动与相互作用观和能量观。
本节主要是引导学生在初步掌握动量守恒定律的基础上，利用已有的知识进行实验设计、实验观察和数据分析。
本节的重点应放在实验方案设计和实验数据分析上。
教学目标与核心素养1、能依据已有知识合理设计实验方案。
2、能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。
3、能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论。
4、坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误。
物理观念：通过实验用不同的方法探究碰童中的动量守恒.科学思维：领会探究碰童动量守恒的基科学探究：能利用已有知识设计实验方案，完成对动量守恒定律的验证。
科学态度与价值观：通过实验得到一维碰童中的动量守恒定律的表达式，体会物理学中的科学探究精神。
培养实事求是的科学态度。
重点能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。
难点学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课碰撞：物体之间在极短时间内的相互作用。
思考：1. 碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？2. 如果有，这个量会是什么？思考动量守恒定律。
回忆碰撞中动量守恒的情景。
引导学生回忆动量守恒定律，引出新课。
讲授新课最简单的碰撞情况—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。
这种碰撞叫做一维碰撞。
如下图所示：了解一维碰撞的情景。
为下一步更好的完成实验操方案一：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、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
高中物理碰撞相对运动教案
高中物理碰撞相对运动教案
一、教学目标
1. 了解碰撞的概念和分类；
2. 掌握碰撞中的动量守恒和动能守恒定律；
3. 能够应用动量守恒和动能守恒定律解决碰撞问题；
4. 能够分析碰撞中的相对运动情况。
二、教学内容
1. 碰撞的概念和分类；
2. 碰撞中的动量守恒和动能守恒定律；
3. 碰撞中的相对运动分析。
三、教学重点
1. 动量守恒和动能守恒定律的应用；
2. 相对运动的分析。
四、教学难点
1. 碰撞中相对运动情况的解析；
2. 动量守恒和动能守恒定律的综合应用。
五、教学准备
1. 教师准备实验装置和实验材料；
2. 学生准备笔记本和笔。
六、教学过程
1. 导入：通过一个生动有趣的例子引入碰撞的概念和分类；
2. 探究：让学生在实验中观察碰撞的现象，并记录下相关数据；
3. 总结：引导学生总结碰撞中的动量守恒和动能守恒定律，并让学生应用这两个定律解决碰撞问题；
4. 拓展：讨论碰撞中的相对运动情况，引导学生分析碰撞中的相对速度和相对加速度；
5. 实践：让学生在小组中完成相关实验，并提交实验报告；
6. 诊断：通过课堂小测验检查学生对碰撞的理解和应用能力；
7. 总结：做一次课堂总结，强调碰撞中的动量守恒和动能守恒定律的重要性。
七、教学延伸
1. 练习：布置相关练习题，巩固学生的知识；
2. 作业：布置课后作业，让学生进一步加深对碰撞的理解；
3. 实践：在实验室中开展更复杂的碰撞实验。
八、教学反思
通过学生的表现和实验结果来评价这堂课的教学效果，不断反思和完善教学方法，提高教学质量。
动量守恒定律教案优秀6篇
动量守恒定律教案优秀6篇高中物理动量守恒定律教案篇一教学目标：一、知识目标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(1mi)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mAmB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。
动量守恒定律教案
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）。
2022物理第6章动量实验7验证动量守恒定律教案
实验七验证动量守恒定律1．实验目的验证碰撞中的动量守恒.2．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。
3．实验器材方案一利用气垫导轨完成一维碰撞实验气垫导轨、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。
方案二在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个）、天平、撞针、橡皮泥。
方案三利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验斜槽、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。
4．实验步骤方案一利用气垫导轨完成一维碰撞实验(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）测速度：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。
方案二在光滑长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验(1）测质量:用天平测出两小车的质量。
(2）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，如图所示.(3）碰撞：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。
(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝错误!算出速度.(5）改变条件：改变碰撞条件，重复实验。
(6）验证：一维碰撞中的动量守恒。
方案三利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验（1)测质量：先用天平测出入射小球、被碰小球质量m1、m2（m1>m2）。
(2)安装：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。
碰撞和动量守恒实验教案
碰撞和动量守恒实验教案一、实验目的1. 理解碰撞和动量守恒的概念。
2. 学习运用实验方法验证动量守恒定律。
3. 培养学生的实验操作能力和团队协作精神。
二、实验原理1. 动量守恒定律：在一个没有外力作用的系统中，系统的总动量保持不变。
2. 碰撞过程遵循碰撞定律，即碰撞前后系统的总动量不变。
三、实验器材与步骤1. 器材：小车、滑轮、木板、挡板、弹簧秤、绳子、测量尺。
2. 步骤：（1）将木板水平放置，调整滑轮位置，使小车能够通过滑轮与木板相连。
（2）将挡板放置在木板的一端，使小车在撞击挡板后能够反弹。
（3）用绳子将小车与弹簧秤相连，记录弹簧秤的示数。
（4）让小车从一定高度下滑，撞击挡板，观察并记录小车碰撞前后的速度、方向以及弹簧秤的示数。
（5）重复实验，记录多组数据。
四、数据处理与分析1. 计算碰撞前后小车的速度。
2. 计算碰撞前后系统的总动量。
3. 分析动量守恒定律在实验中的应用。
五、实验报告要求1. 整理实验数据，绘制图表。
2. 分析实验结果，验证动量守恒定律。
3. 提出改进措施，提高实验的准确性。
六、实验安全注意事项1. 确保实验过程中小车滑行速度适中，避免过快导致实验数据不准确或安全事故。
2. 操作弹簧秤时，注意防止弹簧秤突然断裂，以免造成伤害。
3. 保持实验室整洁，避免实验器材乱放影响实验结果和安全。
4. 在撞击挡板时，注意观察挡板和小车的运动状态，防止发生意外。
七、实验拓展1. 探讨在不同撞击角度下，动量守恒定律的适用性。
2. 研究碰撞过程中能量的转化，如弹性碰撞和完全非弹性碰撞。
3. 分析实际运动中摩擦力对动量守恒的影响。
八、实验注意事项1. 实验前检查器材是否完好，确保实验顺利进行。
2. 保持实验环境的稳定性，如温度、湿度等，避免影响实验结果。
3. 严格遵循实验步骤，确保数据的真实性和可靠性。
4. 记录实验数据时，注意单位和精确度，避免计算错误。
九、实验评价1. 评价学生对动量守恒定律的理解和应用能力。
动量守恒定律教案
动量守恒定律教案教案一：简单介绍动量守恒定律目标：学生能够了解动量守恒定律的定义及应用。
导入：1. 引导学生回顾牛顿第二运动定律和动量的概念。
2. 提问：你认为在碰撞过程中，物体的动量是否会发生改变？为什么？内容：1. 定义动量守恒定律：在一个系统内，当没有外力作用时，系统内物体的总动量保持不变。
2. 动量守恒定律的数学表示：m1v1 + m2v2 = m1v1' +m2v2'3. 解释动量守恒定律的原理：动量守恒定律是基于牛顿第二运动定律和动量的定义推导出来的，当外力为零时，物体受到的总动量变化为零，故物体的总动量保持不变。
4. 动量守恒定律的应用举例：弹性碰撞和非弹性碰撞的实验示范，并根据动量守恒定律解释碰撞过程中物体的运动变化。
练习：1. 给出一个实际问题，让学生应用动量守恒定律解答。
2. 分组讨论并呈现各自的解答，进行交流讨论。
总结：1. 回顾动量守恒定律的定义及应用。
2. 强调动量守恒定律对运动过程的影响。
教案二：动量守恒定律实验目标：学生能够通过实验观察和验证动量守恒定律。
导入：1. 回顾动量的概念及公式。
2. 提问：你认为在碰撞过程中，动量会发生改变吗？实验步骤：1. 准备实验装置和材料：小球、直径不同的玻璃瓶等。
2. 实验一：垂直碰撞- 将两个大小不同的小球放在平面上，一个小球做静止状态，另一个小球沿直线运动后与静止小球发生碰撞。
- 观察碰撞过程中小球的运动变化。
- 记录小球的质量和初速度，计算碰撞后小球的速度。
验证动量守恒定律的成立。
3. 实验二：水平碰撞- 将小球放在光滑水平面上，小球沿直线运动后与静止小球发生碰撞。
- 观察碰撞过程中小球的运动变化。
- 记录小球的质量和初速度，计算碰撞后小球的速度。
验证动量守恒定律的成立。
总结：1. 回顾实验结果，并验证动量守恒定律的成立。
2. 强调动量守恒定律在实验中的应用和重要性。
延伸：1. 提出其他实验方案，让学生自主设计实验并验证动量守恒定律。
高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 实验 验证动量守恒定律同步备课教学案 粤教版选修3-5.doc
实验：验证动量守恒定律[学习目标] 1.掌握验证动量守恒定律的方法和基本思路.2.掌握直线运动物体速度的测量方法．一、实验目的验证碰撞中的动量守恒定律二、实验原理为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动．设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值．根据实验求出两物体碰前动量p＝m1v1＋m2v2，碰后动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看p与p′是否相等，从而验证动量守恒定律．三、实验设计实验设计需要考虑的问题：(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上．(2)如何测定质量和速度．①测量质量用天平．②测定碰撞前后的速度，这是实验成功的关键．四、实验案例气垫导轨上的实验器材：气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等．气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由摩擦产生的影响．图1 图2设Δx为滑块(挡光片)的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间，则v ＝Δx Δt .五、实验步骤1．调节气垫导轨，使其水平．是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止．2．按说明书连接好数字计时器与光电门．3．如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中．图34．如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架．将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度．测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中．图45．如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中．图56．根据上述各次碰撞的实验数据验证碰撞前后的动量是否守恒．实验数据记录表碰撞(烧断)前 碰撞(烧断)后质量m (kg) m 1 m 2 m 1 m 2速度v (m·s －1)v 1v 2v 1′v 2′m1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′mv(kg·m·s－1)结论例1某同学利用气垫导轨做验证碰撞中的动量守恒的实验；气垫导轨装置如图6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．图6(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Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms；⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝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v1为________m/s；碰撞后滑块1的速度v2为______m/s；滑块2的速度v3为______m/s；(结果保留两位有效数字)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 ．____________.答案 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.系统碰撞前后总动量不变．b.碰撞前后总动能不变．(c.碰撞前后质量不变．) 解析 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＝5×10－310.01×10－3 m/s ≈0.50 m/s ；滑块1碰撞之后的速度v 2＝d Δt 2＝5×10－30.049 9m/s ≈0.10 m/s ；滑块2碰撞后的速度v 3＝d Δt 3＝5×10－38.35×10－3 m/s ≈0.60 m/s ；③a.系统碰撞前后总动量不变．因为系统碰撞前的动量m 1v 1＝0.15 kg·m/s，系统碰撞后的动量m 1v 2＋m 2v 3＝0.15 kg·m/s b ．碰撞前后总动能不变．因为碰撞前的总动能E k1＝12m 1v 12＝0.037 5 J ，碰撞之后的总动能E k2＝12m 1v 22＋12m 2v 32＝0.037 5J ，所以碰撞前后总动能相等． c ．碰撞前后质量不变．例2 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中动量变化的规律的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A 使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图7所示．在小车A 后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz ，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．图7(1)若已得到打点纸带如图8所示，并测得各计数点间的距离标在图上，A 为运动起始的第一点．则应选________段来计算小车A 的碰前速度，应选______段来计算小车A 和小车B 碰后的共同速度(填“AB ”“BC ”“CD ”或“DE ”)．图8(2)已测得小车A 的质量m A ＝0.40 kg ，小车B 的质量m B ＝0.20 kg ，由以上的测量结果可得：碰前两小车的总动量为______ kg·m/s，碰后两小车的总动量为______ kg·m/s. 答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417解析 (1)因小车做匀速运动，应取纸带上打点均匀的一段来计算速度，碰前BC 段点距相等，碰后DE 段点距相等，故取BC 段、DE 段分别计算碰前小车A 的速度和碰后小车A 和小车B 的共同速度． (2)碰前小车速度v A ＝x BC T ＝10.50×10－20.02×5m/s ＝1.05 m/s其动量p A ＝m A v A ＝0.40×1.05 kg·m/s＝0.420 kg·m/s碰后小车A 和小车B 的共同速度v AB ＝x DE T ＝6.95×10－20.02×5m/s ＝0.695 m/s碰后总动量p AB ＝(m A ＋m B )v AB ＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s从上面计算可知：在实验误差允许的范围内，碰撞前后总动量不变．例3 某同学用图9甲所示的装置通过半径相同的A 、B 两球的碰撞来探究动量守恒定律．图中SQ 是斜槽，QR 为水平槽．实验时先使A 球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B 球放在水平槽上靠近末端的地方，让A 球仍从位置G 由静止滚下，和B 球碰撞后，A 、B 两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O 点是水平槽末端R 在记录纸上的垂直投影点．B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G 、R 、O 所在平面，米尺的零点与O 点对齐． (1)碰撞后B 球的水平射程ON 应取为________ cm.图9(2)该同学实验数据记录如表所示，设两球在空中运动的时间为t ，请根据数据求出两球碰撞前的动量之和是________，两球碰撞后的动量之和是________，由此得出的结论是________________________________________________________________________.m A /gm B /gOM /cmON /cm OP /cm20.010.015.247.9答案 (1)65.2 (2)958.0 g·cm t 956.0 g·cmt误差允许的范围内，碰撞前后动量守恒定律成立解析 (1)水平射程是将10个不同的落点用尽量小的圆圈起来，其圆心即为平均落点，从题图乙上可读出约为65.2 cm.(2)A 、B 两球在碰撞前后都做平抛运动，高度相同，在空中运动的时间相同，而水平方向都做匀速直线运动，其水平射程等于速度与落地时间t 的乘积． 碰撞前A 球的速度为v A ＝OP t ＝47.9 cm t，碰撞前质量与速度的乘积之和为m A v A ＝20.0 g×47.9 cm t ＝958.0 g·cmt.碰撞后A 球的速度为v A ′＝OM t ＝15.2 cmt，碰撞后B 球的速度为v B ′＝ON t ＝65.2 cm t.碰撞后动量之和为m A v A ′＋m B v B ′＝20.0 g×15.2 cm t ＋10.0 g×65.2 cm t ＝956.0 g·cmt.一、选择题(1题为单选题，2～3题为多选题)1．用气垫导轨进行验证碰撞中的动量守恒的实验时，不需要测量的物理量是( ) A ．滑块的质量 B ．挡光时间 C ．挡光片的宽度 D ．光电门的高度答案 D2．在利用气垫导轨探究动量守恒定律实验中，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 ．两小车碰后粘合在一起 答案 AB解析 导轨不水平，小车速度将受重力影响．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，导致速度计算出现误差．3．若用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”的实验，下列操作正确的是( ) 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 答案 BC解析 相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动，这种情况能得到能量损失很大的碰撞，选项A 错，B 正确；应当先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车，否则因运动距离较短，小车释放以后再接通电源，不容易得到实验数据，故选项C 正确，D 错误． 二、非选择题4．在用气垫导轨做“验证碰撞中的动量守恒”实验时，左侧滑块质量m 1＝170 g ，右侧滑块质量m 2＝110 g ，挡光片宽度d 为3.00 cm ，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图1所示．开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动．挡光片通过光电门的时间分别为Δt 1＝0.32 s ，Δt 2＝0.21 s ．则两滑块的速度大小分别为v 1′＝______m/s ，v 2′＝______m/s(保留三位有效数字)．烧断细线前m 1v 1＋m 2v 2＝______kg·m/s，烧断细线后m 1v 1′＋m 2v 2′＝________kg·m/s.可得到的结论是__________________________．(取向左为速度的正方向)图1答案 0.094 0.143 0 2.5×10－4在实验允许的误差范围内，碰撞前后两滑块的总动量保持不变 解析 两滑块速度v 1′＝d Δt 1＝3.00×10－20.32m/s ≈0.094 m/s ，v 2′＝－d Δt 2＝－3.00×10－20.21 m/s ≈－0.143 m/s ，烧断细线前m 1v 1＋m 2v 2＝0烧断细前后m 1v 1′＋m 2v 2′＝(0.170×0.094－0.110×0.143) kg·m/s＝2.5×10－4kg·m/s， 在实验允许的误差范围内，m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′.5．用如图2所示装置验证碰撞中的动量守恒，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为9.0 mm ，两滑块被弹簧(图中未画出)弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040 s ，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060 s ，左侧滑块质量为100 g ，左侧滑块的m 1v 1＝________ g·m/s，右侧滑块质量为150 g ，两滑块的总动量m 1v 1＋m 2v 2＝________g·m/s.(取向左为速度的正方向)图2答案 22.5 0解析 左侧滑块的速度为：v 1＝d 1t 1＝9.0×10－30.040m/s ＝0.225 m/s则左侧滑块的m 1v 1＝100 g×0.225 m/s＝22.5 g·m/s 右侧滑块的速度为：v 2＝－d 2t 2＝－9.0×10－30.060m/s ＝－0.15 m/s则右侧滑块的m 2v 2＝150 g×(－0.15 m/s)＝－22.5 g·m/s 因m 1v 1与m 2v 2等大、反向，两滑块的总动量m 1v 1＋m 2v 2＝0.6．如图3所示，在实验室用两端带竖直挡板C 、D 的气垫导轨和带固定挡板的质量都是M 的滑块A 、B ，做探究碰撞中的不变量的实验：图3(1)把两滑块A 和B 紧贴在一起，在A 上放质量为m 的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A 和B ，在A 和B 的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态．(2)按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A 和B 与挡板C 和D 碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下A 运动至C 的时间t 1，B 运动至D 的时间t 2.(3)重复几次取t 1、t 2的平均值． 请回答以下几个问题：①在调整气垫导轨时应注意___________________________________________________； ②应测量的数据还有_________________________________________________________； ③作用前A 、B 两滑块的速度与质量乘积之和为________________，作用后A 、B 两滑块的速度与质量乘积之和为________________．(用测量的物理量符号和已知的物理量符号表示) 答案 ①用水平仪测量并调试使得气垫导轨水平 ②A 至C 的距离L 1、B 至D 的距离L 2 ③0 (M ＋m )L 1t 1－M L 2t 2或M L 2t 2－(M ＋m )L 1t 1解析 ①为了保证滑块A 、B 作用后做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平，需要用水平仪加以调试．②要求出A 、B 两滑块在电动卡销放开后的速度，需测出A 至C 的时间t 1和B 至D 的时间t 2，并且要测量出两滑块到两挡板的运动距离L 1和L 2，再由公式v ＝xt求出其速度．③设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为v A ＝L 1t 1，v B ＝－L 2t 2.碰前两滑块静止，v ＝0，速度与质量乘积之和为0；碰后两滑块的速度与质量乘积之和为(M ＋m )L 1t 1－M L 2t 2.若设向右为正方向，同理可得碰后两滑块的速度与质量的乘积之和为M L 2t 2－(M ＋m )L 1t 1. 7．某班物理兴趣小组选用如图4所示装置来“探究碰撞中的动量守恒”．将一段不可伸长的轻质小绳一端与力传感器(可以实时记录绳所受的拉力)相连固定在O 点，另一端连接小钢球A ，把小钢球拉至M 处可使绳水平拉紧．在小钢球最低点N 右侧放置有一水平气垫导轨，气垫导轨上放有小滑块B (B 上安装宽度较小且质量不计的遮光板)、光电门(已连接数字毫秒计)．当地的重力加速度为g .图4某同学按上图所示安装气垫导轨、滑块B (调整滑块B 的位置使小钢球自由下垂静止在N 点时与滑块B 接触而无压力)和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A 通过最低点时恰好与滑块B 发生正碰．让小钢球A 从某位置静止释放，摆到最低点N 与滑块B 碰撞，碰撞后小钢球A 并没有立即反向，碰撞时间极短．(1)为完成实验，除了毫秒计读数Δt 、碰撞前瞬间绳的拉力F 1、碰撞结束瞬间绳的拉力F 2、滑块B 的质量m B 和遮光板宽度d 外，还需要测量的物理量有________． A ．小钢球A 的质量m A B ．绳长LC ．小钢球从M 到N 运动的时间(2)滑块B 通过光电门时的瞬时速度v B ＝________.(用题中已给的物理量符号来表示) (3)实验中需要探究的表达式为________． 答案 (1)AB (2)dΔt(3)F 1m A L －m 2A gL ＝F 2m A L －m 2A gL ＋m BdΔt解析 滑块B 通过光电门时的瞬时速度v B ＝dΔt. 根据牛顿第二定律得：F 1－m A g ＝m A v21L .F 2－m A g ＝m A v 22L.由m A v 1＝m A v 2＋m B v B 得F 1m A L －m 2A gL ＝F 2m A L －m 2A gL ＋m BdΔt.所以还需要测量小钢球A 的质量m A 以及绳长L .。
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高中物理-学习并验证碰撞中的动量守恒定律教案
教学目标：
1、知道动量守恒定律的内容,掌握动量守恒定律成立的条件,并在具体问题中判断动量是否守恒。
2、学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导。
3、知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一。
教学重点：
动量守恒定律及其守恒条件的判定。
教学难点：
对动量守恒定律条件的掌握。
教具准备：斜槽、小球等。
教学过程
（一）引入新课
前面已经学习了动量定理,那么我们首先回顾一下动量定理的定义：物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。
表达式为：Ft=mv′－mv=p′－p,或Ft=△p 由此看出冲量是力在时间上的积累效应。
动量定理公式中的F 是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。
它可以是恒力,也可以是变力。
当合外力为变力时,F 是合外力对作用时间的平均值。
p 为物体初动量,p′为物体末动量,t 为合外力的作用时间。
下面再来研究两个发生相互作用的物体所组成的物体系统,在不受外力的情况下,二者发生相互作用前后各自的动量发生什么变化,整个物体系统的动量又将如何？
（二）以两球发生碰撞为例讨论“引入”中提出的问题,进行理论推导。
画图：
设想水平桌面上有两个匀速运动的球,它们的质量分别是1m 和2m ,速度分别是1v 和2v ,而且21v v >。
则它们的总动量（动量的矢量和）。
经过一定时间1m 追上2m ,并与之发生碰撞,设碰后二者的速度分别为'1v 和'
2v ,此时它们的动量的矢量和,即总动量'+'='+'='221121v m v m p p p 。
板书：221121v m v m p p p +=+=
'+'='+'='221121v m v m p p p
下面从动量定理和牛顿第三定律出发讨论p 和p '有什么关系．设碰撞过程中两球相互作用力分别是1F 和2F ,力的作用时间是t ．根据动量定理,1m 球受到的冲量是11111v m v m t F -'
=；
2m 球受到的冲量是22222v m v m t F -'=。
根据牛顿第三定律,1F 和2F 大小相等,方向相反,即t F t F 21-=．
板书： 11111v m v m t F -'
= ① 22222v m v m t F -'= ②
t F t F 21-= ③
将①、②两式代入③式应有
板书：)(22221111v m v m v m v m -'-=-'
整理后可得
板书：22112211v m v m v m v m +='+'。
或写成：2121p p p p +='
+'。
就是：p p =' 这表明两球碰撞前后系统的总动量是相等的。
接下来分析得到上述结论的条件：两球碰撞时除了它们相互间的作用力（这是系统的内力）外,还受到各自的重力和支持力的作用,但它们彼此平衡．桌面与两球间的滚动摩擦可以不计,所以说1m 和2m 系统不受外力,或说它们所受的合外力为零。
可以做出结论：相互作用的物体所组成的系统,如果不受外力作用,或它们所受外力之和为零,则系统的总动量保持不变．这个结论叫做动量守恒定律。
然后引导同学们翻书找出动量守恒定律的定义以及公式。
板书：m 1v l ＋m 2v 2＝m 1v /l ＋m 2v /2。
（1）
（三）简单介绍验证动量守恒定律的实验。
实验目的：验证m 1v l +0= m 1v /l ＋m 2v /2。
实验器材：斜槽、小球2个（等大但m 不同）、天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、复写纸、白纸、重锤、圆规等。
我们采用如图一的所示装置经行实验,首先让质量较大的小球m1从D 点沿斜槽滚下,做平抛运动之后落在地面上,记下位置P,然后让质量较大的小球m1再次从D 点沿斜槽滚下到达水平段末端出于静止在支球柱上的m2小球相撞,碰撞后两小球均做平抛运动。
m1落在M 点,m2落在N 点。
图一
把v /l=OM ／t,v /2=O /
N ／t 代入公式（1）。
得到 m 1*OP ／t= m 1*OM ／t+ m 2* O /N ／t 。
消去t 便得到 m 1*OP= m 1*OM+ m 2* O /N 。
只要我们分别测出OP,OM,O /N.便可验证动量是否守恒。
（四）思考以及练习：
板书：质量为30kg 的小孩以8m/s 的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车,已知平板车的质量是80kg,求小孩跳上车后他们共同的速度。
分析：对于小孩和平板车系统,由于车轮和轨道间的滚动摩擦很小,可以不予考虑,所以可以认为系统不受外力,即对人、车系统动量守恒。
板书解题过程：跳上车前系统的总动量 mv p =
跳上车后系统的总动量 V M m p )(+='
由动量守恒定律有： V M m mv )(+= 解得：3m/s m/s 50
30830)(=+⨯=+=V M m mv V （五）小结：
（1）动量守恒的条件：系统不受外力或合外力为零时系统的动量守恒。
（2）动量守恒定律适用的范围：适用于两个或两个以上物体组成的系统．动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律,对高速或低速运动的物体系统,对宏观或微观系统它都是适用的。