【教学目标】
1.了解动量守恒定律的应用范围。
2.会用实验来验证动量守恒定律。
【教学重难点】
将用实验来验证动量守恒定律。
【教学流程】
1.实验思路
师：当两个物体发生碰撞时，它们的相互作用时间是很短的。 根据动量定理，它们的相互作用力非常大。 如果把这两个物体看成一个系统，那么，虽然物体也受到重力、支撑力、摩擦力、空气阻力等外力的影响，但有的力的矢量和为0，有的力与系统中的两个对象。 力量相对较小。 因此，当这些外力可以忽略不计时，碰撞满足动量守恒定律的条件。
问题：如何设计实验，使两个碰撞物体组成的系统上的外力矢量和近似为0？
学生思考，老师总结。
我们研究最简单的情况：两个物体在碰撞前沿同一条直线运动，碰撞后继续沿这条直线运动。 应尽可能创造实验条件，使系统上的外力矢量和近似为0。
2.物理量的测量
研究对象确定后，还需要明确需要测量的物理量和实验设备。
问：为了验证动量守恒定律，需要测量哪些物理量？
学生思考，老师总结：
根据动量的定义，很自然地想到我们需要测量物体的质量以及两个物体碰撞前后的速度。
师：那我们就可以直接用天平测量物体的质量了。 物体碰撞前后的速度又如何呢？
学生们回忆起我们之前学到的如何测量物体速度的知识。 最后，教师总结了设计实验的可行方法。
(1)方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
在这种情况下，我们使用气垫导轨来减少摩擦，并使用光电计时器来测量滑块碰撞前后的速度。 实验装置如图所示。 可以通过向滑块添加已知质量的块来更改碰撞对象的质量。
本实验可以研究以下几种情况：
① 选择两个不同质量的滑块，在两个滑块碰撞的端面上安装弹性碰撞架。 碰撞后滑块立即分离。
② 在两个滑块的碰撞端分别安装撞针和橡皮泥。 碰撞过程中，撞针插入橡皮泥中，使两个滑块连为一体。 如果两个滑块的碰撞端都装上尼龙扣，碰撞时就会连为一体。
③原本相连的两个物体由于彼此之间的排斥力而分离。 这也可以算是碰撞。 这种情况可以通过以下方式实现。
在两个滑块之间放置一个轻质弹簧，挤压两个滑块以压缩弹簧，并用细线固定两个滑块。 当细线被烧断时，弹簧弹开然后落下，两个滑块从静止向相反方向移动。
1、实验步骤：
(1)测量质量：用天平测量滑块的质量。
(2)安装：正确安装气垫导轨。
（3）实验：接通电源，用配套的光电计时装置测量不同情况下两个滑块碰撞前后的速度（①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度和方向） ）。
(4)验证：一维碰撞动量守恒。
2.数据处理
（1）滑块速度的测量：v=Δx/Δt，其中Δx为滑块光栅的宽度（仪器说明书中给定，也可直接测量），Δt为数字显示的滑块（块）定时器 光片通过光电门所需的时间。
(2) 验证表达式：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
（2）方案二：用滚下滑槽的小球来验证动量守恒定律
1、实验步骤：
(1)测量质量：用天平测量两个球的质量，选择质量较大的球作为入射球。
(2)安装：按图A所示安装实验装置，调整固定滑槽，使滑槽底部水平。
(3)铺纸：白纸在下，复写纸在上。 将其放置在适当的位置。 注意垂直线所指向的位置 O。
(4)放球找落点，击中的球不要放出，每次让入射球从滑槽上的固定高度自由滚落。 重复10次。 用圆规画一个尽可能小的圆，并包围所有的球着陆点。 圆心F是球落地点的平均位置。
(5)找到碰撞点动量守恒定律适用范围，将被击球放在滑槽末端，每次让入射球从滑槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞。 重复实验10次。 采用步骤4的方法，标记碰撞后击球落点的平均位置N和击球落点的平均位置N，如图所示。
(6)验证：连接N并测量线段OP、OM、ON的长度。 将测量数据填入表中。 最后代入m1·OP。
(7)结束：整理实验设备并放回原处。
2、数据处理：
验证表达式：m1·OP=m1·OM+m2·ON
（3）方案3：两辆车在光滑的桌子上碰撞，完成一维碰撞实验
1.实验设备
光滑的长木板、打点计时器、纸带、小车（两个）、秤、撞针和橡皮泥。
2.实验步骤
(1)测量质量：用天平测量两辆车的质量。
(2)安装，将打点定时器固定在光滑的长木板一端，将纸带穿过打点定时器，连接到车后部，在打点定时器的碰撞端安装撞针和橡皮泥。两辆车。
(3)实验：接通电源，让A车移动，5号车静止。 当两辆车相撞时，撞针插入橡皮泥中，将两辆车连接起来，合二为一地移动。
(4)速度测量：纸带上两个计数点之间的距离和时间由下式给出
求速度。
(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验。
(6)验证：一维碰撞动量守恒。
四、注意事项
（1）前提条件：两个碰撞物体应保证“水平”、“正面碰撞”。
(2)如果使用“气垫导轨”来完成实验，在调整气垫导轨时，一定要使用水平仪，保证导轨水平。
如果用“滑槽”完成实验，则滑槽末端的切线必须是水平的，并且每次入射的球必须在滑槽相同的高度处从静止状态释放。
5.误差分析
(1)系统误差：主要来自于设备本身是否符合要求，即：
①碰撞是否为一维碰撞。
②实验是否满足动量守恒条件：例如气垫导轨是否水平，两球大小是否相等。
(2)偶然误差：主要来自质量m和速度v的测量。
（三）改进措施：
① 设计方案时，应保证碰撞为一维碰撞，并尽可能满足动量守恒条件。
②采用多次测量取平均值的方法，减少偶然误差。
【课堂练习】
1.（2017·江西模拟）利用频闪摄影和气垫导轨进行“探索碰撞不变量”实验。 步骤如下：
①用天平测量滑块A、B的质量分别为200g、300g；
②安装气垫导轨，调节气垫导轨调节旋钮，使导轨水平；
③向气垫导轨内注入压缩空气；
④ 将两个滑块A、B放置在导轨上，给定初始速度，同时开始闪光摄影。 闪光时间间隔设置为Δt = 0.2s。 照片如图所示。
结合实验过程和图像分析，我们知道这张图像是用4次闪光灯拍摄的照片。 在这4次闪烁的瞬间，滑块A和B都在0到80cm的刻度范围内； 第一次闪光时，滑块 A 正好经过 x=55cm，滑块 B 正好经过 x=70cm； 碰撞后，一个滑块处于静止状态。 假设正确的方向是正方向。 试分析：滑块的碰撞时间发生在第一次闪现后____s。 碰撞前两个滑块的质量与速度的乘积之和为m/s。 碰撞后两个滑块的质量为 速度乘积之和为·m/s。
答案：0.1； -0.2； -0.2
2.（2017年湖北黄冈中学期中考试）一名学生利用图A所示的装置，通过两个半径相同的球a、b的碰撞来验证动量守恒定律。 图中，PQ为倾斜槽动量守恒定律适用范围，QR为水平槽。 记下记录纸上粗竖线所指向的位置 O。 实验时，球A首先从静止的滑槽上的固定位置G滚下，落在水平地面的记录纸上，留下痕迹。 重复上述操作10次，得到10条滴点迹线。 确定少量的滴点。 a 球的平均落点为 B 位置，然后将 b 球放在水平槽的 R 端，让 a 球从静止状态仍从固定位置 G 滚下。 与球b碰撞后，会落到水平地面上的记录纸上。 重复10次即可得到两个球的落地点。 平均位置分别为A和C，其中B球的轨迹如图B所示。米尺水平放置，零点与O点对齐。
(1) 取碰撞后球b的水平范围。
(2) 在下列选项中，本实验必须进行哪些测量？
答案：____（填写选项号）。
A。 当b球没有放在水平槽上时，测量a球落地点到O点的距离x1。
B、a 球和 b 球碰撞后，分别测量 a 球和 b 球落地点到 O 点的距离 x2 和 x3。
C。 测量球a或球b的直径d
D.测量球a和球b的质量ma和mb（或两个球的质量之比）
E、测量G点相对于水平槽面的高度H
（3）根据本实验方法，已知球a的质量为ma，球b的质量为mb，ma>mb，则动量守恒定律的验证公式为____（表示为实验中测量的物理量的对应字母）。
答案：（1）64.5（64.2到64.8之间的任何值都可以）； （2）ABD； (3) max1=max2+mbx3
3.（2017·湖南师范大学附属中学模拟）如图所示是用于验证动量守恒定律的实验装置。 弹性球1以细线悬挂于O点。 O点正下方的桌子边缘有一个垂直的立柱，实验时调整悬挂点，使弹力球1静止时刚好接触立柱上的球2，两球处于静止状态。相同的高度。 将球 1 拉至 A 点并保持静止，同时将球 2 放在柱子上。 释放球1，当它摆动到悬挂点正下方时，与球2相撞。碰撞后，球1可以向左摆动至B点，并与球2一起落到水平地面上的C点。测量相关数据可以验证两个球1、2碰撞时动量守恒。 已测量弹性球1和2的质量m1和m2（m1>m2）。 A点到水平工作台的距离为a，B点到水平工作台的距离为b。 还：
(1) 仍需测量的量是__、和。
(2) 根据实测数据，本实验动量守恒定律的表达式为__。
4． （2017·山东泰安一号模型）如图所示，“碰撞实验仪”可以用来验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系在轨道的水平部分。
（1）实验中必须满足的条件是（填入选项的符号）。
A、溜槽轨道必须光滑
B、溜槽轨道末端切线水平
C. 入射球每次从同一高度从静止处滚落
D、若入射球的质量为m1，被击球的质量为m2，则m1>m2
(3) 如果两球碰撞前后的动量守恒，则满足的表达式为（用式（2）中测得的量表示）。
