普通高中物理选择性必修一 第一章第4节 实验：动量守恒定律

普通高中物理选择性必修一 第一章第4节 实验研究动量守恒定律，包括两个案例：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒，研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒。以竖屏导图的形式分析教材内容，供备课参考。

• 普通高中物理选择性必修一 第一章第4节 实验：动量守恒定律
• 内容来源|普通高中教科书 物理 选择性必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 实验思路
• 动量守恒定律的适用条件是系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0。想一想，满足适用条件的过程有哪些？
• 考虑
  • 实验中哪些物体组成了要研究的系统？
  • 如何创造实验条件，使系统所受外力的矢量和近似为0？
  • 需要测量哪些物理量？
• 物理量的测量
• 根据动量的定义，需要测量物体的质量，以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。
• 物理量
  • 质量
    • 天平直接测量
  • 速度
    • 哪些方式可以测量速度？
      • 打点计时器
      • 数字计时器
      • ......
• 数据分析
• 根据选定的实验方案设计实验数据记录表格。
• 参考案例
• 参考案例一 研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
• 系统
  • 在气垫导轨上发生碰撞的两个质量不同的滑块。
  • 利用气垫导轨来减小摩擦力，使系统满足实验条件。
• 物理量的测量
  • 质量
    • 用天平测量两小球的质量。
    • 可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。
  • 速度
    • 利用数字计时器测量滑块碰撞前后的速度。
• 研究的 物理过程
  • 选取两个质量不同的滑块
    • 在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，使滑块发生碰撞后分开。
    • 在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时使两个滑块连成一体运动。
    • 在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开，两个滑块由静止向相反方向运动。
• 思考
  • 气垫导轨是否需要调成水平？如果需要，有哪些办法调节？
  • 如果物体碰撞后的速度方向与原来的方向相反，应该怎样记录？
• 参考案例二 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
• 系统
  • 在斜槽末端发生碰撞的两个小球。
    • 两个小球大小相同，质量不同。
• 物理量的测量
  • 质量
    • 用天平测量两小球的质量。
  • 速度
    • 利用平抛运动的知识求出两球碰撞前后的速度。
• 实验步骤
  • 将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平。
    • 如何判断斜槽末端是否调节水平了？
  • 让质量较大的小球（入射小球）从斜槽上滚下，跟放在斜槽末端的另一个质量较小的小球（被碰小球）发生碰撞。
    • 入射小球每次从斜槽相同高度处滚下与被碰小球发生碰撞。
  • 测出两球的质量以及它们每次碰撞前后的速度，验证动量守恒定律。
    • 这个实验可以不测量速度的具体数值，只需求出两球每次碰撞前后的速度之比即可。
    • 做平抛运动的小球落到地面，它们的下落高度相同，飞行时间也就相同，因此，小球的速度之比就等于它们落地时飞行的水平距离之比。
• 思考
  • 实验装置中的铅垂线起什么作用？
  • 如何记录并测量小球飞出的水平距离？
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