学生实验教学设计与反思

高二____班

第____组

编号____

姓名：__________

高二物理WL-XX3-5-16-005 第

1 节

实验：验证动量守恒定律（2课时）

编制人：

审核人：

【实验目的】

1．验证两小球碰撞中的动量守恒；

2．掌握实验操作步骤和所需的实验仪器的性能；

3．知道实验注意事项，会进行误差分析，并在实验中尽量减小误差。

【实验原理】

质量为m1和m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有m1v1m1v1m2v2。因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，入射球、被碰球都是从同—高度开始做平抛运动，故它们平抛运动的时间都相同，设为t，入射球从斜槽轨道上某—点由静止释放后，落在P点，它平抛运动的起点为斜槽轨道的末端，其平抛运动的水平位移为OP，水平速度v′=OP，入射球从斜槽轨道上的同一点由静tOMON，v2′=，tt止释放，与被碰球碰撞后分别落在M、N点，它们的水平速度分别为v1′=如果动量守恒，则应有m1v1m1v1m2v2，亦即m1OP= m1OM+ m2ON，只要证明这个关系正确，就验证了动量守恒定律。

【实验器材】

斜槽、大小相等而质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规。

【实验步骤】

1．先用天平测出小球质量m1、m2。

2．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，把被碰小球放在斜槽水平方向的末端。调节实验装置使两个小球相碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保碰撞后的速度方向水平。

3．在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。

4．在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球被碰前的位置，如图所示。

5．先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处自由滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆，把所有的小球落点围在里面，圆心就是入射球不碰撞时的落地点P。

6．把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从同一高度处自由滑下，使它们发生正碰，重复10次，仿步骤5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。

- 1 - 

高二物理选修3-5导学案——第十六章动量守恒定律

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．用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。把两小球的质量和相应的速度数值代入m1·OP= m1·OM+m2·ON，看是否成立。

8．整理实验器材，放回原处。

【注意事项】

1．斜槽末端点的切线必须水平。

2．入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。

3．入射小球质量应大于被碰球的质量。

4．实验过程中实验桌、斜槽、记录所用白纸的位置要始终保持不变。斜槽末端必须水平，检验方法是把小球放在斜槽末端平轨道上任何位置，看其能否保持静止状态。

【数据处理】

m1=___________________，m2=___________________。

OP=_________ OM=_____________ ON=___________________

m1·OP=____________________ m2·ON=_______________________________

m1·OM=___________________________

实验结论：_____________________________________________________

【误差分析】

实验所研究的过程是两个不同质量的金属球发生水平正碰，因此“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。实验中两球球心高度不在同一水平面上，给实验带来误差．每次静止释放入射球的释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小，应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。本实验代入计算的量并不多，只有小球的质量和碰撞前后两个小球平抛的水平位移，因此质量的测量和水平位移的测量是产生误差的主要原因，应尽量准确。

【针对训练】

1．在做“验证动量守恒定律”实验中，需要用的测量工具有(

)

A．秒表

B．毫米刻度尺

C．天平

D．弹簧秤

2．在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，不是产生误差的主要原因(

) 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

D．测量长度时有误差

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高二物理WL-XX3-5-16-005 3

．以下说法中正确的是(

) A．在地面上铺白纸前应查看地面是否平整和有无杂物

B．白纸铺在地上后，在实验的整个过程中都不能移动

C．复写纸不需要固定在白纸上，测定P点位置时用的复写纸，待到测定M点的位置时，可移到M点使用

D．复写纸必须用能覆盖整张白纸的大复写纸

4．在“验证动量守恒定律”实验中，下列关于小球落点的说法中，正确的是(

) ①如果小球每次从同一高度无速度释放，重复几次的落点是一定的

②由于偶然因素的存在，重复操作时小球落点不重合是正常的，但落点应当比较密集

③测定P点位置时，如果重复10次的落点分别为P1、P2、P3、P4、…、P10，则P应OPOP2OP10取OP1、OP2、OP3、OP4、…、OP10的平均值，即OP=1

10④用半径尽量小的圆把P1、P2、P3、P4、…、P10，圈住，这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置P

A．①③

B．②④

C．①④

D．②③

5．在“验证动量守恒定律”实验中，让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞，则

(1)两小球质量的关系应满足(

)

A．ml=m2

C．ml

B．m1>m2

D．没有限制

(2)实验必须满足的条件是(

)

A．斜槽轨道必须是光滑的

B．斜槽轨道末端的切线是水平的

C．入射小球每次都从同一高度由静止滚下

D．碰撞的瞬间，入射小球与被碰小球的球心连线与斜槽轨道末端的切线相平

(3)实验中必须测量的量是

(

)

A．小球的质量m1和m2

B．小球半径r1和r2

C．桌面离地的高度"

D．小球起始高度

K．从两球相碰到两球落地的时间

F．小球m1单独滚下的水平距离

G．两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离

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高二物理选修3-5导学案——第十六章动量守恒定律

．6如图所示，斜槽末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点，今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2(m1>m2)，仍让球m1从同一斜槽高度滚下，并与球m2正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N，已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点．问：

(1)若碰撞中动量守恒，应满足的关系式为

．

(2)若ml=20g，m2=l0g，OP=30cm，OM=10.0cm，ON=40.0cm，试判断动量是否守恒．

7．为了验证两小球A和B在碰撞中的动量守恒，采用图(a)中所示的装置进行实验．图(b)为某次碰撞实验得到的在白纸上记录的两小球落点图．请根据图(b)中的落点位置关系，分析这次实验中存在的一个问题是

，为了克服这个问题，应采用的调整措施是

。

8．在“验证动量守恒定律”的实验中，入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的下列说法中，正确的是(

)

A．释放点越低，小球受阻力小，入射小球速度越小，误差越小

B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，对水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确

C．释放点越高，两球相碰时相互作用的内力越大，碰撞前后系统的动量之差越小，误差小

D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用越小，误差越小

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参考答案

【针对训练】

1．BC 2．B 3．ABC 4．B 5．(1) B、(2) BCD、(3) A、B、F、G

6．(1)m1OP= m1OM+ m2ON

(2)守恒

7．AB碰撞不是正碰

8．C

应使两球相碰时球心等高，并且球心连线与轨道末端直线平行- 5 -