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高二物理实验一 验证动量守恒定律 教案人教版


16.1 实验:探究碰撞中的不变量
一、教学目标
【知识与技能】 1、会结合已掌握的知识探究碰撞中的不变量 2、掌握两个物体碰撞前后的速度的测量方法 3、掌握实验数据处理的方法 【过程和方法】 用实验的方法探究碰撞中的不变量 【情感、态度与价值观】 1、树立理论来源于实践、应用于实践的世界观 2、形成重视实验探究物理规律的良好习惯 3、培养学生的动手实验能力和探索精神

二、教学重难点
【重点、难点】 1、碰撞中的守恒量的探究 2、两个物体碰撞前后的速度的测量方法 3、实验数据的处理

三、教学过程
【实验方案一】 1、实验目的 (1) 、会结合已掌握的知识探究碰撞中守恒量. (2) 、掌握实验数据处理的方法 (3) 、培养学生的动手实验能力和探索精神 2、实验器材 斜槽轨道(或 J2135-1 型碰撞实验器) 、入射小球 m1 和被碰小球 m2、天平(附砝码一套) 、 毫米刻度尺、白纸、复写纸、圆规、重锤线 【点拨】选球时应保证入射球质量 m1 大于被碰小球质量 m2,即 m1>m2,避免两球落点太近 而难找落地点,避免入射球反弹的可能,通常入射球选钢球,被碰小球选有机玻璃球或硬胶 木球。 球的半径要保证 r1=r2(r1、r2 为入射球、被碰小球半径) ,因两球重心等高,发生对心正 碰 3、实验原理:由于入射球和被碰小球碰撞前后均由同一高度飞出做平抛运动,飞行时间 m1 m2

0`

M

P

N

相等,若取飞行时间为单位时间,则可用相等时间内的水平位移之比代替水平速度之比。 【点拨】如图所示,根据平抛运动性质,入射球碰撞前后的速度分别为 v1= v1`=

OM ON ? OO` O`N ,被碰小球碰后速度为 v2`= ? t t t

OP , t

被碰小球碰撞前后的时间仅由下落高度决定,两球下落高度相同,时间相同,所以水平 速度可以用水平位移数值表示,如图所示;v1 用 OP 表示;v′1 用 OM 表示,v′2 用 ON 表示, 其中 O 为入射球抛射点在水平纸面上的投影, (由槽口吊铅锤线确定)于是,上述动量关系 可表示为:m1·OP= m1·OM+m2·ON,通过实验探究该结论是否成立。 4、实验步骤 (1) 将斜槽固定在桌边使末端点的切线水平。 (2) 让入射球落地后在地板上合适的位置铺上白纸并在相应的位置铺上复写纸。 (3) 用小铅锤把斜槽末端即入射球的重心投影到白纸上 O 点。 (4)不放被碰小球时,让入射小球 10 次都从斜槽同一高度由静止开始滚下落在复写纸上, 用圆规找出落点的平均位置 P 点。 (5)把入射球放在槽口末端露出一半,然后让入射球在同一高度滚下与被碰小球碰 10 次, 用圆规找出入射球和被碰小球的平均位置 M、N。 (6)用天平测出两个球的质量记入下表,用刻度尺测出 OP、OM、ON 的长度,记录入表内。 (7)改变入射球的高度,重复上述实验步骤,再做一次。 【点拨】重做实验时,斜槽、地板上白纸的位置要始终保持不变;入射球的高度要适宜, 过高会使水平速度偏大,致使落地点超越原地白纸;过低会使碰撞前后速度偏小,使落地点 彼此靠近分不清,测量两球的水平位移分度不大。 5、实验记录 入射球 m1= (kg) 被碰球 m2= (kg) 入射球(m1) 实验次数 碰前平 抛水平 距离 OP(m) 碰后平 抛水平 距离 OM(m) 被碰球 (m2) 碰后平抛水 平距离 OM ON(m) m1 与 m2 碰前 总动量 m1·OP m1 与 m2 碰后总动量 m1·OM+m2·ON

1 2 3 6、实验注意事项 【点拨】 表格中每一次实验数据均指两球碰撞 10 次所取的平均值, 不要误解为只碰一次。 【易错点】两球碰撞前后的速度值是哪一段对应的水平位移数值表示分辩不清。 【易忘点】碰撞成功的条件 m1>m2;落地点要取多次的平均位置。 7、实验结论 从实验表格中的数据计算表明,在误差范围内入射球(m1)和被碰小球(m2)碰撞前后水 平方向的总动量守恒,即 m1·OP= m1·OM+m2·ON

8、思考题 (1) 、实验中发现碰撞后系统(m1、m2)水平方向的总动量小于碰撞前系统水平方向的总 动量,请分析误差来源? 【可能性分析】 (a) 、难做到准确的正碰,难得到准确的平抛。 (b) 、O、P、M、N 各点定位不准确。 (c) 、测量 OP、OM、ON 有偏差。 (d ) 、仪器和重复实验操作不一定一致(如入射球每次不是从同一高度下落、斜槽或白 纸位置发生变动) (2) 、在验证动量守恒定律的实验中,必须要求的条件是: A.轨道是光滑的; B.轨道末端的切线是水平的; C.m1 和m2 的球心在碰撞的瞬间在同一高度;

D.每次m1 都要从同一高度由静止滚下。
(3) 、在验证动量守恒定律的实验中,必须测量的量有: A.小球的质量m1 和m2 ; B.小球的半径 r; C.桌面到地面的高度H; D.小球m1 的起始高度h; E.小球从抛出到落地的时间t; F.小球m1 未碰撞飞出的水平距离; G.小球m1 和m2 碰撞后飞出的水平距离。 【实验方案二】

【实验方案三】

【实验方案四】

A

B

四、教学小结 五、布置作业



p5

1 、 2


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