1.4 实验：验证动量守恒定律 学习任务单 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（表格式）
文档属性
| 名称 | 1.4 实验：验证动量守恒定律 学习任务单 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 233.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-12 22:47:32 | ||
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文档简介
学习任务单
课程基本信息
学科 高中物理 年级 学期
课题 人教版 物理选择性必修第一册 第一章 第4节 实验：验证动量守恒定律
学生信息
姓名 学校 班级 学号
学习目标
目标一：回顾动量守恒定律的内容及适用条件； 目标二：掌握动量定律的适用范围； 目标三：会用实验验证动量守恒定律； 目标四：了解几个常用的验证动量守恒的实验装置及步骤；
课前学习任务
阅读教材17-20页； 完成练习册上的课前预习部分.
课上学习任务
【学习任务一】回顾动量守恒定律的内容及适用条件 思考： 问题一：动量守恒定律的内容及适用条件是什么？ 问题二：想一想，如何通过实验来验证动量守恒定律？ 【学习任务二】实验验证动量守恒定律 设计实验： 1、实验中那些物体组成了要研究的系统？ 2、如何创造实验条件，时系统所受外力的矢量和近似为0？ 3、需要测量那些物理量？生活中有哪些物体受到滑动摩擦力？ （一）实验目的： 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路； 2．探究一维碰撞中的不变量． （二）实验目的： 1．碰撞中的特殊情况——一维碰撞 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． 2.追寻不变量 猜想与假设： 通过实验探究寻找碰撞前后的不变量，可能是什么关系？ 猜想一： ； 猜想二： ； 猜想三： ； 实验方案设计： 方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量。 (2)速度的测量：利用公式 ，式中 x为滑块(挡光片)的宽度， t为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门时对应的时间。 (3)利用 方法改变碰撞物体的质量。 (4)实验方法． ①用细线将弹簧压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧弹开，两个滑块随即向相反方向运动(图甲)。 ②在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图乙)，可以得到能量损失很小的碰撞。 ③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，把两个滑块连成一体运动(图丙)，这样可以得到能量损失很大的碰撞。 例 在利用气垫导轨验证动量守恒时，用到的测量工具有( ) A．停表、天平、刻度尺 B．弹簧测力计、停表、天平 C．天平、刻度尺、光电计时器 D．停表、刻度尺、光电计时器 方案二：利用等长悬线悬挂等大小的小球碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据 算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度，根据 算出碰撞后对应的两小球的速度。 (3)不同碰撞情况的实现：用 方法增大两小球碰撞时的能量损失。 例 在利用等长悬线悬挂等大小的小球碰撞验证动量守恒时，用到的测量工具有( ) A．停表、天平、摆球、细线、铁架台 B．铁架台、坐标纸、停表、天平、摆球 C．天平、刻度尺、摆球、细线 D．细线、摆球、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布 方案三：利用小车在光滑长木板上碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：v＝，式中 x是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量。 t为小车经过 x所用的时间，可由打点间隔算出。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。 (3)碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。 例 在利用小车在光滑长木板上碰撞验证动量守恒时，用到的测量工具有( ) A．长木板、天平、小车、细线、打点计时器 B．铁架台、撞针、天平、小车、橡皮泥 C．天平、打点计时器、小车、纸带 D．长木板、打点计时器、纸带、小车、天平、撞针、橡皮泥 方案四：利用斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：由于小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间 。如果用小球的飞行时间做时间单位，那么小球废除的水平距离在数值上就等于它的水平 。因此，秩序测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中废除的水平距离lOP，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中废除的水平距离lOM和lON。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。 (3)碰撞的实现：让一个质量较大的小球从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的另一质量较小的小球发生碰撞。 例 如图所示，为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置：关于实验，下列叙述正确的是（ ） A.入射球A每次必须从同一高度静止下滑 B.轨道有摩擦，对实验有影响，必须选择光滑轨道 C.入射球A的质量大于被碰球B的质量 D.入射球A的半径一定大于被碰球B的半径 （三）实验器材： 方案一： ； 方案二： ； 方案三： ； 方案四： ； （四）实验步骤： 无论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： ①用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2； ②安装实验装置； ③使物体发生一维碰撞； ④测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度； ⑤改变碰撞条件，重复步骤③、④； ⑥进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的“不变量”； ⑦整理器材，结束实验。 （五）数据处理： 将实验中测得的物理量填入下表： 名称碰撞前碰撞后质量m/kgm1m2m1m2速度v/(m·s－1)v1v2v1′v2′mv/(kg·m·s－1)m1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′mv2/(kg·m2·s－2)m1v＋m2vm1v1′2＋m2v2′2/(m·s－1·kg－1)＋＋实验结论
误差分析： 系统误差： ； 偶然误差： 。 注意事项： 1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”． 2.方案提醒： (1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平； (2)若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直平面内； (3)若利用长木板进行实验，可在长木板的一端下垫一小木片用以平衡摩擦力； (4)若利用斜槽进行实验，两校球应在同一高度下落，且斜槽是光滑的。 3.探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。 总结提升：今天的课堂学习，你有什么收获？ 课堂习题： 【练习1】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 【练习2】(多选)在用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”实验时，下列哪些操作是正确的 ( ) 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 【练习3】如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器．甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车速度大小为______m/s，碰撞后两车的共同速度大小为________m/s. 【练习4】某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并黏在一起继续做匀速运动，如图所示．在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50 Hz. (1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间的距离．则应选图中__________段来计算A碰前的速度，应选________段来计算A和B碰后的速度． (2)已测得小车A的质量mA＝0.40 kg，小车B的质量mB＝0.20 kg，则由以上结果可得碰前mAvA＋mBvB＝______kg·m/s，碰后mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s. (3)从实验数据的处理结果来看，A、B碰撞的过程中，可能哪个物理量是不变的？ 课后作业： 1、教材20页练习与应用； 2、对应章节练习册。
课程基本信息
学科 高中物理 年级 学期
课题 人教版 物理选择性必修第一册 第一章 第4节 实验：验证动量守恒定律
学生信息
姓名 学校 班级 学号
学习目标
目标一：回顾动量守恒定律的内容及适用条件； 目标二：掌握动量定律的适用范围； 目标三：会用实验验证动量守恒定律； 目标四：了解几个常用的验证动量守恒的实验装置及步骤；
课前学习任务
阅读教材17-20页； 完成练习册上的课前预习部分.
课上学习任务
【学习任务一】回顾动量守恒定律的内容及适用条件 思考： 问题一：动量守恒定律的内容及适用条件是什么？ 问题二：想一想，如何通过实验来验证动量守恒定律？ 【学习任务二】实验验证动量守恒定律 设计实验： 1、实验中那些物体组成了要研究的系统？ 2、如何创造实验条件，时系统所受外力的矢量和近似为0？ 3、需要测量那些物理量？生活中有哪些物体受到滑动摩擦力？ （一）实验目的： 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路； 2．探究一维碰撞中的不变量． （二）实验目的： 1．碰撞中的特殊情况——一维碰撞 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． 2.追寻不变量 猜想与假设： 通过实验探究寻找碰撞前后的不变量，可能是什么关系？ 猜想一： ； 猜想二： ； 猜想三： ； 实验方案设计： 方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量。 (2)速度的测量：利用公式 ，式中 x为滑块(挡光片)的宽度， t为计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门时对应的时间。 (3)利用 方法改变碰撞物体的质量。 (4)实验方法． ①用细线将弹簧压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧弹开，两个滑块随即向相反方向运动(图甲)。 ②在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图乙)，可以得到能量损失很小的碰撞。 ③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，把两个滑块连成一体运动(图丙)，这样可以得到能量损失很大的碰撞。 例 在利用气垫导轨验证动量守恒时，用到的测量工具有( ) A．停表、天平、刻度尺 B．弹簧测力计、停表、天平 C．天平、刻度尺、光电计时器 D．停表、刻度尺、光电计时器 方案二：利用等长悬线悬挂等大小的小球碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据 算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度，根据 算出碰撞后对应的两小球的速度。 (3)不同碰撞情况的实现：用 方法增大两小球碰撞时的能量损失。 例 在利用等长悬线悬挂等大小的小球碰撞验证动量守恒时，用到的测量工具有( ) A．停表、天平、摆球、细线、铁架台 B．铁架台、坐标纸、停表、天平、摆球 C．天平、刻度尺、摆球、细线 D．细线、摆球、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布 方案三：利用小车在光滑长木板上碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：v＝，式中 x是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量。 t为小车经过 x所用的时间，可由打点间隔算出。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。 (3)碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。 例 在利用小车在光滑长木板上碰撞验证动量守恒时，用到的测量工具有( ) A．长木板、天平、小车、细线、打点计时器 B．铁架台、撞针、天平、小车、橡皮泥 C．天平、打点计时器、小车、纸带 D．长木板、打点计时器、纸带、小车、天平、撞针、橡皮泥 方案四：利用斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 实验装置如图所示： (1)质量的测量：用 测量质量。 (2)速度的测量：由于小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间 。如果用小球的飞行时间做时间单位，那么小球废除的水平距离在数值上就等于它的水平 。因此，秩序测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中废除的水平距离lOP，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中废除的水平距离lOM和lON。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。 (3)碰撞的实现：让一个质量较大的小球从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的另一质量较小的小球发生碰撞。 例 如图所示，为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置：关于实验，下列叙述正确的是（ ） A.入射球A每次必须从同一高度静止下滑 B.轨道有摩擦，对实验有影响，必须选择光滑轨道 C.入射球A的质量大于被碰球B的质量 D.入射球A的半径一定大于被碰球B的半径 （三）实验器材： 方案一： ； 方案二： ； 方案三： ； 方案四： ； （四）实验步骤： 无论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： ①用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2； ②安装实验装置； ③使物体发生一维碰撞； ④测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度； ⑤改变碰撞条件，重复步骤③、④； ⑥进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的“不变量”； ⑦整理器材，结束实验。 （五）数据处理： 将实验中测得的物理量填入下表： 名称碰撞前碰撞后质量m/kgm1m2m1m2速度v/(m·s－1)v1v2v1′v2′mv/(kg·m·s－1)m1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′mv2/(kg·m2·s－2)m1v＋m2vm1v1′2＋m2v2′2/(m·s－1·kg－1)＋＋实验结论
误差分析： 系统误差： ； 偶然误差： 。 注意事项： 1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”． 2.方案提醒： (1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平； (2)若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直平面内； (3)若利用长木板进行实验，可在长木板的一端下垫一小木片用以平衡摩擦力； (4)若利用斜槽进行实验，两校球应在同一高度下落，且斜槽是光滑的。 3.探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。 总结提升：今天的课堂学习，你有什么收获？ 课堂习题： 【练习1】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 【练习2】(多选)在用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”实验时，下列哪些操作是正确的 ( ) 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 【练习3】如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器．甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车速度大小为______m/s，碰撞后两车的共同速度大小为________m/s. 【练习4】某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并黏在一起继续做匀速运动，如图所示．在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50 Hz. (1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间的距离．则应选图中__________段来计算A碰前的速度，应选________段来计算A和B碰后的速度． (2)已测得小车A的质量mA＝0.40 kg，小车B的质量mB＝0.20 kg，则由以上结果可得碰前mAvA＋mBvB＝______kg·m/s，碰后mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s. (3)从实验数据的处理结果来看，A、B碰撞的过程中，可能哪个物理量是不变的？ 课后作业： 1、教材20页练习与应用； 2、对应章节练习册。