第一篇：人教版物理(選修3-5)第十六章 實驗：驗證動量守恒定律 學案

2014級物理選修（3-5）課時學案

第十六章

實驗：驗證動量守恒定律 學案

【考綱解讀】

1.會用實驗裝置測速度或用其他物理量表示物體的速度大小.2.驗證在系統不受外力的作用下，系統內物體相互作用時總動量守恒．

定高度處自由滾下，重復10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點都圈在里面．圓心P就是小球落點的平均位置．(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗10次．用步驟(4)的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N.如實驗原理圖乙所示．

(6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數據填入表中．最后代入m1OP＝m1OM＋m2ON，看在誤差允許的范圍內是否成立．

(7)整理好實驗器材放回原處．

(8)實驗結論：在實驗誤差允許范圍內，碰撞系統的動量守恒． 【基本實驗要求】

1． 實驗原理

在一維碰撞中，測出物體的質量m和碰撞前后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動量是否守恒． 2． 實驗器材

斜槽、小球(兩個)、天平、復寫紙、白紙等． 3． 實驗步驟

(1)用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球．

(2)按照實驗原理圖甲安裝實驗裝置．調整、固定斜槽使斜槽底端水平．

【規(guī)律方法總結】

1． 數據處理

驗證表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 2． 注意事項(1)前提條件

保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰

撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿這條直線運動．

(2)利用斜槽進行實驗，入射球質量要大于被碰球質量，即m1>m2，防止碰后m1被反彈．(3)白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好．記下重垂線所指的位置O.(4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固

第十六章

實驗：驗證動量守恒定律 學案

第 1 頁

【考點一】 對實驗步驟及實驗誤差分析的考查

1.某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗，氣墊導軌裝置如圖1甲所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數量的小孔，向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差．

帶一起運動；

⑦取下紙帶，重復步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖乙所示；

⑧測得滑塊1(包括撞針)的質量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質量為205 g；試著完善實驗步驟⑥的內容．

(2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知，兩滑塊相互作用前質量與速度的乘積之和為________ kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質量與速度的乘積之和為______ kg·m/s(保留三位有效數字)．

(3)試說明(2)問中兩結果不完全相等的主要原因是______________________．

【考點二】 對實驗數據處理的考查

2.某同學設計了一個用電磁打點計時器驗證動

圖1(1)下面是實驗的主要步驟：

①安裝好氣墊導軌，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平；

②向氣墊導軌通入壓縮空氣；

③把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側，將紙帶穿過打點計時器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；

④使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2放在氣墊導軌的中間；

⑥先________，然后________，讓滑塊帶動紙

量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運動．他設計的裝置如圖2甲所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50 Hz，長木板下墊著薄木片以平衡摩擦力．

甲

乙

第十六章

實驗：驗證動量守恒定律 學案

第 2 頁

圖2(1)若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數點間距(已標在圖上)．A為運動的起點，則應選________段來計算A碰前的速度．應選________段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)．

(2)已測得小車A的質量m1＝0.4 kg，小車B的質量為m2＝0.2 kg，則碰前兩小車的總動量為________ kg·m/s，碰后兩小車的總動量為________ kg·m/s.A、B運動時間的計時器開始工作．當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2.(1)實驗中還應測量的物理量是

__________________________________．(2)利用上述測量的物理量，驗證動量守恒定律的表達式是____________．

(3)利用上述物理量寫出被壓縮彈簧的彈性勢能大小的表達式為________________．

【考點針對練習】

4.在利用懸線懸掛等大小球進行驗證動量守恒定律的實驗中，下列說法正確的是（）A．懸掛兩球的線長度要適當，且等長 B．由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰前的速度

C．兩小球必須都是剛性球，且質量相同 D．兩小球碰后可以粘合在一起共同運動 5.在“驗證動量守恒定律”的實驗中，實驗裝置的示意圖如圖4所示．實驗中，入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正

【考點三】創(chuàng)新實驗設計

3.氣墊導軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上，滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導軌和滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖3所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下：

圖3 a．用天平分別測出滑塊A、B的質量mA、mB； b．調整氣墊導軌，使導軌處于水平狀態(tài)； c．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡鎖鎖定，靜止放置在氣墊導軌上； d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1； e．按下電鈕放開卡鎖，同時使分別記錄滑塊

確的是()

圖4

A．釋放點越低，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小

第十六章

實驗：驗證動量守恒定律 學案

第 3 頁

B．釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度的測量越準確

C．釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小

D．釋放點越高，入射小球對被碰小球的作用力越大，軌道對被碰小球的阻力越小 6.如圖5(a)所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，當甲車受到水平向右的沖量時，隨即啟動打點計時器．甲車運動一段距離后，與靜止的(乙)車發(fā)生正碰并粘在一起運動．

點計時器所用電源的頻率均為b.氣墊導軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動．圖8為某次實驗打出的、點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以相同間距的6個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為________、____________，兩滑塊的總動量大小為____________；碰撞后兩滑塊的總動量大小為________．重復上述實驗，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內相等，則動量守恒定律得到驗證．

圖5 紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況如圖(b)所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車運動速度大小為________m/s，甲、乙兩車的質量比m甲∶m乙

圖6

＝________.圖8

7.氣墊導軌(如圖6)工作時，空氣從導軌表面的小孔噴出，在導軌表面和滑塊內表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運動時的阻力．為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導軌上放置兩個質量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打

第十六章

實驗：驗證動量守恒定律 學案

第 4 頁

第二篇：實驗驗證動量守恒定律

碰撞中的動量守恒

1．實驗目的、原理

(1)實驗目的運用平拋運動的知識分析、研究碰撞過程中相互作用的物體系動量守恒

(2)實驗原理

(a)因小球從斜槽上滾下后做平拋運動，由平拋運動知識可知，只要小球下落的高度相同，在落地前運動的時間就相同，若用飛行時間作時間單位，小球的水平速度在數值上就等于小球飛出的水平距離．

(b)設入射球、被碰球的質量分別為m1、m2，則入射球碰撞前動量為(被碰球靜止)p1=m1v1①

設碰撞后m1，m2的速度分別為v’

1、v’2，則碰撞后系統總動量為

p2=mlV’1+m2v’2②

只要測出小球的質量及兩球碰撞前后飛出的水平距離，代入①、②兩式就可研究動量守恒．

2．買驗器材

斜槽，兩個大小相同而質量不等的小鋼球，天平，刻度尺，重錘線，白紙，復寫紙，三角板，圓規(guī)．

3．實驗步驟及安裝調試

(1)用天平測出兩個小球的質量ml、m2．

(2)按圖5—29所示安裝、調節(jié)好實驗裝置，使斜槽末端切

線水平，將被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜

槽末端，調節(jié)支柱，使兩小球相碰時處于同一水平高度，且在碰撞瞬間入射球與被碰球的球心連線與斜槽末端的切線平

行，以確保正碰后兩小球均作平拋運動．

(3)在水平地面上依次鋪放白紙和復寫紙．

(4)在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射球m1碰

撞前的位置，如圖5—30所示．

(5)移去被碰球m2，讓入射球從斜槽上同一高度滾下，重復10次左右，用圓規(guī)畫盡可能小的圓將所有的小球落點圈在里面，其圓心即為人射球不發(fā)生碰撞情況下的落點的平均位置P，如圖5—31所示．

(6)將被碰小球放在小支柱上，讓入射球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復10次左右，同理求出入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N．

(7)過O、N作一直線，取O0’=2r(r為小球的半徑，可用刻度尺和三角板測量小球直徑計算廠)，則O’即為被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺測量線段OM、OP、ON的長度．則系統碰撞前的動量可表示為p1=m1·OP，系統碰撞后的總動量可表示為p2=m1·OM+m2·O'N

若在誤差允許范圍內p1與p2相等，則說明碰撞中動量守恒.(9)整理實驗器材，放回原處．

4.注意事項

(1)斜槽末端切線必須水平．

說明：調整斜槽時可借助水準儀判定斜槽末端是否水平．

(2)仔細調節(jié)小立柱的高度，使兩小球碰撞時球心在同一高度，且要求兩球球心連線與斜槽末端的切線平行。

(3)使小支柱與槽口的距離等于2r(r為小球的半徑)

(4)入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下．

說明：在具體操作時，斜槽上應安裝擋球板．

(5)入射球的質量(m1)應大于被碰小球的質量(m2)．

(6)地面須水平，白紙鋪放好后，在實驗過程中不能移動白紙．

5．數據處理及誤差分析

(1)應多次進行碰撞，兩球的落地點均要通過取平均位置來確定，以減小偶然誤差.(2)在實驗過程中，使斜槽末端切線水平和兩球發(fā)生正碰，否則兩小球在碰后難以作平拋運動．

(3)適當選擇擋球板的位置，使入射小球的釋放點稍高．

說明：入射球的釋放點越高，兩球相碰時作用力越大，動量守恒的誤差越小，且被直接測量的數值OM、0IP、0N越大，因而測量的誤差越?。?/p>

一．目的要求

1．用對心碰撞特例檢驗動量守恒定律；

2．了解動量守恒和動能守恒的條件；

3．熟練地使用氣墊導軌及數字毫秒計。

二．原理

1．驗證動量守恒定律

動量守恒定律指出：若一個物體系所受合外力為零，則物體的總動量保持不變；若物體系所受合外力在某個方向的分量為零，則此物體系的總動量在該方向的分量守恒。

設在平直導軌上，兩個滑塊作對心碰撞，若忽略空氣阻力，則在水平方向上就滿足動量守恒定律成立的條件，即碰撞前后的總動量保持不變。

m1u1?m2u2?m1v1?m2v2(6.1)其中，u1、u2和v1、v2分別為滑塊m1、m2在碰撞前后的速度。若分別測出式(6.1)中各量，且等式左右兩邊相等，則動量守恒定律得以驗證。

2．碰撞后的動能損失

只要滿足動量守恒定律成立的條件，不論彈性碰撞還是非彈性碰撞，總動量都將守恒。但對動能在碰撞過程中是否守恒，還將與碰撞的性質有關。碰撞的性質通常用恢復系數e表達：

e?v2?v1(6.2)u1?u

2式(6.2)中，v2?v1為兩物體碰撞后相互分離的相對速度，u1?u2則為碰撞前彼此接近的相對速度。

(1)若相互碰撞的物體為彈性材料，碰撞后物體的形變得以完全恢復，則物體系的總動能不變，碰撞后兩物體的相對速度等于碰撞前兩物體的相對速度，即v2?v1?u1?u2，于是e?1，這類碰撞稱為完全彈性碰撞。

(2)若碰撞物體具有一定的塑性，碰撞后尚有部分形變殘留，則物體系的總動能有所損耗，轉變?yōu)槠渌问降哪芰?，碰撞后兩物體的相對速度小于碰撞前的相對速度，即0?v2?v1?u1?u2于是，0?e?1，這類碰撞稱為非彈性碰撞。

(3)碰撞后兩物體的相對速度為零，即v2?v1?0或v2?v1?v，兩物體粘在一起以后以相同速度繼續(xù)運動，此時e?0，物體系的總動能損失最大，這類碰撞稱為完全非彈性碰撞，它是非彈性碰撞的一種特殊情況。

三類碰撞過程中總動量均守恒，但總動能卻有不同情況。由式(6.1)和(6.2)可求碰撞后的動能損失 ?Ek?(1/2)m1m21?e2?u1?u2?/?m1?m2?。①對于完全彈性碰撞，因2??

e?1，故?Ek?0，即無動能損失，或曰動能守恒。②對于完全非彈性碰撞，因e?0，故：?Ek??EkM，即，動能損失最大。③對于非完全彈性碰撞，因0?e?1，故動能損失介于二者之間，即：0??Ek??EkM。

3.m1?m2?m，且u2?0的特定條件下，兩滑塊的對心碰撞。

(1)對完全彈性碰撞，e?1，式(6.1)和(6.2)的解為

v1?0??(6.3)v2?u1?

由式(6.3)可知，當兩滑塊質量相等，且第二滑塊處于靜止時，發(fā)生完全彈性碰撞的結果，使第一滑塊靜止下來，而第二滑塊完全具有第一滑塊碰撞前的速度，“接力式”地向前運動。即動能亦守恒。

以上討論是理想化的模型。若兩滑塊質量不嚴格相等、兩擋光物的有效遮光寬度?s1及若式(6.3)得到驗證，則說明完全彈性碰撞過程中動量守恒，且e?1，?Ek?0，?s2也不嚴格相等，則碰撞前后的動量百分差E1為：E1?

動能百分差E2為:E2?P2?P1P1?m2?s2?t1?(6.4)m1?s1?t22m2?s2?t12??1(6.5)22m1?s1?t2Ek2?Ek1Ek

1若E1及E2在其實驗誤差范圍之內，則說明上述結論成立。

(2)對于完全非彈性碰撞，式(6.1)和(6.2)的解為：

v1?v2?v?u1(6.6)

2若式(6.6)得證，則說明完全非彈性碰撞動量守恒，且e?0，其動能損失最大，約為50%。

???s1?。同樣可求得其動考慮到完全非彈性碰撞時可采用同一擋光物遮光，即有：?s2

?及E2?分別為： 量和動能百分差E1

?m2?t1P2??P?1?????1?E1?m?t??1(6.7)?P11?2?

?2?Ek?1?m2???t1'?Ek??????(6.8)E2??1?'?????1Ek?m1???t2?

顯然，其動能損失的百分誤差則為：

?m2???t1????E??2?1??m???t????1(6.9)

1??2??

?及E?在其實驗誤差范圍內，則說明上述結論成立。若E1

三．儀器用品

氣墊導軌及附件(包括滑塊及擋光框各一對)，數字毫秒計、物理天平及游標卡尺等。

四．實驗內容

1．用動態(tài)法調平導軌，使滑塊在選定的運動方向上做勻速運動，以保證碰撞時合外力為零的條件(參閱附錄２)；

2．用物理天平校驗兩滑塊（連同擋光物）的質量m1及m2；

2?；3．用游標卡尺測出兩擋光物的有效遮光寬度?s1、?s2及?s

14．在m1?m2?m的條件下，測完全彈性和完全非彈性碰撞前后兩滑塊各自通過光電

?、?t2?。門一及二的時間?t1、?t2及?t1

五．注意事項

1．嚴格按照氣墊導軌操作規(guī)則(見附錄２)，維護氣墊導軌；

2．實驗中應保證u2?0的條件，為此，在第一滑塊未到達之前，先用手輕扶滑塊（2），待滑塊（1）即將與（2）碰撞之前再放手，且放手時不應給滑塊以初始速度；

3．給滑塊（1）速度時要平穩(wěn)，不應使滑塊產生擺動；擋光框平面應與滑塊運動方向一致，且其遮光邊緣應與滑塊運動方向垂直；

4．嚴格遵守物理天平的操作規(guī)則；

5．擋光框與滑塊之間應固定牢固，防止碰撞時相對位置改變，影響測量精度。

六．考查題

1．動量守恒定律成立的條件是什么？實驗操作中應如何保證之？

2．完全非彈性碰撞中，要求碰撞前后選用同一擋光框遮光有什么好處？實驗操作中如何實現？

3．既然導軌已調平，為什么實驗操作中還要用手扶住滑塊(2)？手扶滑塊時應注意什么？

4．滑塊(2)距光電門(2)近些好還是遠些好？兩光電門間近些好還是遠些好？為什么？

第三篇：2011高考專題典例解析：驗證動量守恒定律實驗

實驗13:驗證動量守恒定律

【例1】如圖實所示,在做“驗證動量守恒定律”實驗時,入射小球在斜槽上釋放點的高低直接影響實驗的準確性,下列說法正確的有（）

A.釋放點越高,兩球相碰時相互作用的內力越大,外力（小支柱對被碰小球作

用力）的沖量就相對越小,碰撞前后總動量之差越小,因而誤差越小

B.釋放點越高,入射小球對被碰小球的作用力越大,小支柱對被碰小球作用

力越小

C.釋放點越低,兩球飛行的水平距離越接近,測量水平位移的相對誤差就小

D.釋放點越低,入射小球速度越小,小球受阻力就小,誤差就小

答案A

【例2】如右圖所示,在做“碰撞中的動量守恒”的實驗中,所用鋼球質量m1=17 g,玻璃球 的質量為m2=5.1 g,兩球的半徑均為r=0.80 cm,某次實驗得到如下圖所示的記錄紙（最 小分度值為1 cm）,其中P點集為入射小球單獨落下10次的落點,M和N點集為兩球相 碰并重復10次的落點,O是斜槽末端投影點.（1）安裝和調整實驗裝置的兩點主要要求是:.（2）在圖中作圖確定各落點的平均位置,并標出碰撞前被碰小球的投影位置O′.（3）若小球飛行時間為0.1 s,則入射小球碰前的動量p1kg·m/s,碰后的動量p1′=kg·m/s,被碰小球碰后的動量p2′=kg·m/s（保留兩位有效數字）

答案（1）斜槽末端要水平,小支柱到槽口的距離等于小球直徑且兩小球相碰時球心在同一水平線上

（2）略（3）0.0340.0200.01

3【例3】某同學設計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗:在小車A的前端粘有橡皮泥,推動小車A使之做勻速運動,然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體,繼續(xù)/

5做勻速運動.他設計的裝置如圖（a）所示.在小車A后連著紙帶,電磁打點計時器所用電源頻率為50 Hz,長木板下墊著小木片以平衡摩擦力.（1）若已測得打點紙帶如圖（b）所示,并測得各計數點間距（已標在圖示上）.A為運動的起點,則應選段來計算A碰前的速度.應選段來計算A和B碰后的共同速度（以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）.（2）已測得小車A的質量m1=0.4 kg,小車B的質量為m2=0.2 kg,則碰前兩小車的總動量為kg·m/s,碰后兩小車的總動量為kg·m/s.答案（1）BCDE（2）0.4200.417

【例4】氣墊導軌是常用的一種實驗儀器,它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導軌上,滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導軌和滑塊A和B驗證動量守恒定律,實驗裝置如圖所示,采用的實驗步驟如下:

a.用天平分別測出滑塊A、B的質量mA、mB;

b.調整氣墊導軌,使導軌處于水平;

c.在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧,用電動卡銷鎖定,靜止放置在氣墊導軌上;

d.用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1;

e.按下電鈕放開卡銷,同時分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作,當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時計時結束,記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2.（1）實驗中還應測量的物理量及其符號是.（2）利用上述測量的實驗數據,驗證動量守恒定律的表達式是,上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等,產生誤差的原因有（至少答出兩點）.答案A、B兩滑塊被壓縮的彈簧彈開后,在氣墊導軌上運動時可視為勻速運動,因此只要測出A與C的距離L1,B與D的距離L2及A到C,B到D的時間t1和t2.測出兩滑塊的質量,就可以用mAL1=mBL2驗證動量是否守恒.（1）實驗中還應測量的物理量為B與D的距離,符號為t1t

2L2.（2）驗證動量守恒定律的表達式是mAL1=mBL2,產生誤差的原因:①L1、L2、mA、mB的數t1t

2據測量誤差.②沒有考慮彈簧推動滑塊的加速過程.③滑塊并不是標準的勻速直線運動,滑塊與導軌間有少許摩擦力.1.在做“碰撞中的動量守恒”的實驗中,入射球每次滾下都應從斜槽上的同一位置無初速釋放,這是為了使（）

B.小球每次都以相同的速度飛出槽口 D.小球每次都能對心碰撞 A.小球每次都能水平飛出槽口 C.小球在空中飛行的時間不變

答案B

2.在“驗證動量守恒定律實驗”中,下列關于小球落點的說法,正確的是（）

A.如果小球每次從同一點無初速度釋放,重復幾次的落點一定是重合的B.由于偶然因素的存在,重復操作時小球落點不重合是正常的,但落點應當比較密集

C.測定P的位置時,如果重復10次的落點分別是P1,P2,P3,……,P10,則OP應取OP1、OP2、OP3、……、OP10的平均值,即:OP=OP1?OP2?OP3????OP10 10

D.用半徑盡可能小的圓把P1、P2、P3,……,P10圈住,這個圓的圓心是入射小球落點的平均位置P 答案BD

3.如圖所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖.（1）若入射小球質量為m1,半徑為r1;被碰小球質量為m2,半徑為r2,則

A.m1>m2,r1>r

2C.m1>m2,r1=r2（）B.m1>m2,r1

（2）為完成此實驗,以下所提供的測量工具中必需的是.（填下列對應的字母）

A.直尺B.游標卡尺C.天平D.彈簧秤 E.秒表

（3）設入射小球的質量為m1,被碰小球的質量為m2,P為碰前入射小球落點的平均位置,則關系式（用m1、m2及圖中字母表示）成立,即表示碰撞中動量守恒.答案（1）C（2）AC（3）m1OP=m1OM +m2ON

4.（2009·青島模擬）用半徑相同的兩小球A、B的碰撞驗證動量守恒定律,實驗

裝置示意如圖所示,斜槽與水平槽圓滑連接.實驗時先不放B球,使A球從斜槽上

某一固定點C由靜止?jié)L下,落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡.再把B球靜置于水平槽前端邊緣處,讓A球仍從C處由靜止?jié)L下,A球和B球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自的痕跡.記錄紙上的O點是重垂線所指的位置,若測得各落點痕跡到O的距離:OM=2.68 cm,OP=8.62 cm,ON=11.50 cm,并知A、B兩球的質量比為2∶1,則未放B球時A球落地點是記錄紙上的點,系統碰撞前總動量p與碰撞后總動量p′的百分誤差

效數字）.答案P

25.某同學用圖實甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽.實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡,重復上述操作10次,得到10個落點痕跡.再把B球放在水平槽上靠近末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始向下運動,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡,重復這種操作10次.在圖甲中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點,B球落點痕跡如圖乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點與O點對齊

.p?p?p（結果保留一位有

（1）碰撞后B球的水平射程應取為cm.（2）在以下選項中,本次實驗必須進行測量的有

A.測量A球和B球的質量（或兩球質量之比）

B.測量G點相對于水平槽面的高度

C.測量R點相對于水平地面的高度

D.A球和B球碰撞后,測量A球落點位置到O點的距離

E.水平槽上未放B球時,測量A球落點位置到O點的距離

F.測量A球或B球的直徑

答案（1）64.7（2）ADE

6.如圖所示裝置來驗證動量守恒定律,質量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點,質量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上,O點到A球球心的（）

距離為L,使懸線在A球釋放前伸直,且線與豎直線夾角為α,A球釋放后擺到最低點時恰與B球正碰,碰撞后,A球把輕質指示針OC推移到與豎直線夾角β處,B球落到地面上,地面上鋪有一張蓋有復寫紙的白紙D,保持α角度不變,多次重復上述實驗,白紙上記錄到多個B球的落點.（1）圖中s應是B球初始位置到的水平距離.（2）為了驗證兩球碰撞過程動量守恒,應測得的物理量有:.（3）用測得的物理量表示碰撞前后

量:pA,pA′=BB′=答案（1）落點（2）α、β、L、H

mA2gL(1?cos?)0mBs

g 2HA球、B球的動（3）mAgL(1?cos?)

第四篇：高二物理選修3-5能量量子化教學案

高二

班

姓名

第十七章

波粒二象性

§17.1

能量量子化

【學習目標】

1．知道什么是黑體與黑體輻射。

2．了解“紫外災難”。

3．知道什么叫能量子及其含意。

【重點和難點】

1．重點：黑體輻射的實驗規(guī)律

能量量子化

2．難點：黑體輻射的理解

【新課教學】

1．我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的________有關，所以叫做熱輻射。

2．如果某種物體能夠________入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生________，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的________有關。

3．普朗克假說：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________。當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位________地輻射或吸收的。這個不可再分的最小能量值ε叫做________，ε＝________，ν是電磁波的頻率，h是一個常量，后被稱為普朗克常量。其值為h＝________

J·s。

4．黑體與黑體輻射

(1)熱輻射

①定義：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關，所以叫熱輻射。

②熱輻射的特點

物體在任何溫度下都會發(fā)射電磁波，熱輻射強度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。當物體溫度較低時(如室溫)，熱輻射的主要成分是波長較長的電磁波(在紅外線區(qū)域)，不能引起人的視覺；當溫度升高時，熱輻射中較短波長的成分越來越強，可見光所占份額增大。

(2)黑體

①定義：在熱輻射的同時，物體表面還會吸收和反射外界射來的電磁波。如果一個物體能夠完全吸收投射到其表面的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。

②黑體輻射的特性：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關。

5．黑體輻射的實驗規(guī)律

(1)溫度一定時，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值。

(2)隨著溫度的升高

①各種波長的輻射強度都有增加；

②輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，黑　體

一般物體

熱輻射特點

輻射電磁波的強度按波長(或頻率)的分布只與黑體的溫度有關

輻射電磁波的情況與溫度、材料的種類及表面狀況有關

吸收及反射特點

完全吸收各種入射電磁波，不反射

既吸收，又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關

【課堂例題】

【例1】：黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，由圖可知

（）

A．隨溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加

B．隨溫度降低，各種波長的輻射強度都有增加

C．隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動

D．隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動

【例2】：關于對普朗克能量子假說的認識，下列說法正確的是

（）

A．振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值ε

B．帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數倍

C．能量子與電磁波的頻率成正比

D．這一假說與現實世界相矛盾，因而是錯誤的【例3】：紅光和紫光相比

（）

A．紅光光子的能量較大；在同一種介質中傳播時紅光的速度較大

B．紅光光子的能量較?。辉谕环N介質中傳播時紅光的速度較大

C．紅光光子的能量較大；在同一種介質中傳播時紅光的速度較小

D．紅光光子的能量較?。辉谕环N介質中傳播時紅光的速度較小

【例4】：光是一種電磁波，可見光的波長的大致范圍是400—700

nm、400

nm、700

nm電磁輻射的能量子的值各是多少？

【課后反饋】

1．關于對黑體的認識，下列說法正確的是

（）

A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關

C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與材料的種類及表面狀況無關

D．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內表面經多次反射和吸

收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體

2．關于對熱輻射的認識，下列說法中正確的是

（）

A．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波

B．溫度越高，物體輻射的電磁波越強

C．輻射強度按波長的分布情況只與物體的溫度有關，與材料種類及表面狀況無關

D．常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色

3．紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是

（）

A．紅光

B．橙光

C．黃光

D．綠光

4．某種光的光子能量為E，這種光在某一種介質中傳播時的波長為λ，則這種介質的折射率為()

A．

B．

C．

D．

5．某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h表示普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數為

（）

A．

B．

C．

D．

6．2006諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家，以表彰他們發(fā)現了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點。下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關的說法中正確的是()

A．微波是指波長在10－3

m到10

m之間的電磁波

B．微波和聲波一樣都只能在介質中傳播

C．黑體的熱輻射實際上是電磁輻射

D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說

7．在自然界生態(tài)系統中，蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關系構成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用。蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現老鼠的。假設老鼠的體溫約為37

℃，它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為λm。根據熱輻射理論，λm與輻射源的絕對溫度T的關系近似為Tλm＝2.90×10－3

m·K。

(1)

老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長為

()

A．7.8×10－5

m

B．9.4×10－6

m

C．1.16×10－4

m

D．9.7×10－8

m

(2)

老鼠發(fā)出的最強的熱輻射屬于

()

A．可見光波段

B．紫外波段

C．紅外波段

D．X射線波段

8．二氧化碳能強烈吸收紅外長波輻射，這種長波輻射的波長范圍約是1.4×10－3—1.6×10－3

m，相應的頻率范圍是________，相應的光子能量的范圍是________，“溫室效應”使大氣全年的平均溫度升高，空氣溫度升高，從微觀上看就是空氣中分子的________。(已知普朗克常量h＝6.6×10－34

J·s，真空中的光速c＝3.0×108

m/s。結果取兩位數字)

9．神光“Ⅱ”裝置是我國規(guī)模最大，國際上為數不多的高功率固體激光系統，利用它可獲得能量為2

400

J、波長λ為0.35

μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34

J·s，則該紫外激光所含光子數為多少個？(取兩位有效數字)。

10．氦—氖激光器發(fā)出波長為633

nm的激光，當激光器的輸出功率為1

mW時，每秒發(fā)出的光子數為多少個？

第五篇：物理：新人教版選修3-5 16.2《動量守恒定律(一)》教案(新人教版-選修3-5)

16．2 動量守恒定律

（一）示范教案

★新課標要求

（一）知識與技能

理解動量的確切含義和表達式，會計算一維情況下的動量變化；

理解動量守恒定律的確切含義和表達式，知道定律的適用條件和適用范圍；

（二）過程與方法

在理解動量守恒定律的確切含義的基礎上正確區(qū)分內力和外力； 靈活運用動量守恒定律的不同表達式；

（三）情感、態(tài)度與價值觀

培養(yǎng)邏輯思維能力，會應用動量守恒定律分析計算有關問題； ★教學重點

動量的概念和動量守恒定律的表達式 ★教學難點

動量的變化和動量守恒的條件． ★教學方法

教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。★教學用具：

投影片，多媒體輔助教學設備 ★課時安排 1 課時

★教學過程

（一）引入新課

上節(jié)課的探究使我們看到，不論哪一種形式的碰撞，碰撞前后mυ的矢量和保持不變，因此mυ很可能具有特別的物理意義。

（二）進行新課

1．動量（momentum）及其變化

（1）動量的定義：物體的質量與速度的乘積，稱為(物體的)動量。記為p=mv.單位：kg·m/s讀作“千克米每秒”。

理解要點： ①狀態(tài)量：動量包含了“參與運動的物質”與“運動速度”兩方面的信息，反映了由這兩方面共同決定的物體的運動狀態(tài)，具有瞬時性。

師：大家知道，速度也是個狀態(tài)量，但它是個運動學概念，只反映運動的快慢和方向，而運動，歸根結底是物質的運動，沒有了物質便沒有運動.顯然地，動量包含了“參與運動的物質”和“運動速度”兩方面的信息，更能從本質上揭示物體的運動狀態(tài)，是一個動力學概念.②相對性：這是由于速度與參考系的選擇有關，通常以地球（即地面）為參考系。③矢量性：動量的方向與速度方向一致。運算遵循矢量運算法則（平行四邊形定則）。師：綜上所述：我們用動量來描述運動物體所能產生的機械效果強弱以及這個效果發(fā)生的方向，動量的大小等于質量和速度的乘積，動量的方向與速度方向一致。

【例1（投影）】

關于動量的概念，下列說法正確的是;（）A．動量大的物體慣性一定大 B．動量大的物體運動一定快 C．動量相同的物體運動方向一定相同 D．動量相同的物體速度小的慣性大

[解析]

物體的動量是由速度和質量兩個因素決定的。動量大的物體質量不一定大，慣性也不一定大，A錯；同樣，動量大的物體速度也不一定大，B也錯；動量相同指動量的大小和方向均相同，而動量的方向就是物體運動的方向，故動量相同的物體運動方向一定相同，C對；動量相同的物體，速度小的質量大，慣性大，D也對。

[答案]

CD [點評]

動量是狀態(tài)量，求動量時必須明確是哪一物體在哪一狀態(tài)的動量。動量是矢量，它的方向與瞬時速度的方向相同

（2）動量的變化量：

定義：若運動物體在某一過程的始、末動量分別為p和p′，則稱：△p= p′－p為物體在該過程中的動量變化。

強調指出：動量變化△p是矢量。方向與速度變化量△v相同。一維情況下：Δp=mΔυ= mυ2-mυ

1矢量差 【例2（投影）】

一個質量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運動，碰到一個堅硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運動，碰撞前后鋼球的動量有沒有變化？變化了多少？

【學生討論，自己完成。老師重點引導學生分析題意，分析物理情景，規(guī)范答題過程，詳細過程見教材，解答略】

2．系統

內力和外力

【學生閱讀討論，什么是系統？什么是內力和外力？】（1）系統：相互作用的物體組成系統。（2）內力：系統內物體相互間的作用力（3）外力：外物對系統內物體的作用力

〖教師對上述概念給予足夠的解釋，引發(fā)學生思考和討論，加強理解〗 分析上節(jié)課兩球碰撞得出的結論的條件：

兩球碰撞時除了它們相互間的作用力（系統的內力）外，還受到各自的重力和支持力的作用，使它們彼此平衡。氣墊導軌與兩滑塊間的摩擦可以不計，所以說m1和m2系統不受外力，或說它們所受的合外力為零。

注意：內力和外力隨系統的變化而變化。

3．動量守恒定律（law of conservation of momentum）

（1）內容：一個系統不受外力或者所受外力的和為零，這個系統的總動量保持不變。這個結論叫做動量守恒定律。

（2）適用條件：系統不受外力或者所受外力的和為零（3）公式：p1/+p2/=p1+p2即m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′

或Δp1=-Δp2或Δp總=0

（4）注意點：

① 研究對象：幾個相互作用的物體組成的系統（如：碰撞）。② 矢量性：以上表達式是矢量表達式，列式前應先規(guī)定正方向； ③ 同一性（即所用速度都是相對同一參考系、同一時刻而言的）④ 條件：系統不受外力，或受合外力為0。要正確區(qū)分內力和外力； 條件的延伸：a.當F內＞＞F外時，系統動量可視為守恒；（如爆炸問題。）

b.若系統受到的合外力不為零，但在某個方向上的合外力為零，則這個方向的動量守恒。例如：如圖所示，斜面體A的質量為M，把它置于光滑的水平面上，一質量為m的滑塊B從斜面體A的頂部由靜止滑下，與斜面體分離后以速度v在光滑的水平面上運動，在這一現象中，物塊B沿斜面體A下滑時，A與B間的作用力(彈力和可能的摩擦力)都是內力，這些力不予考慮。但物塊B還受到重力作用，這個力是A、B系統以外的物體的作用，是外力；物體A也受到重力和水平面的支持力作用，這兩個力也不平衡(A受到重力、水平面支持力和B對它的彈力在豎直方向平衡)，故系統的合外力不為零。但系統在水平方向沒有受到外力作用，因而在水平方向可應用動量守恒，當滑塊在水平地面上向左運動時，斜面體將會向右運動，而且它們運動時的動量大小相等、方向相反，其總動量還是零。

（注重動量守恒定律與機械能守恒定律適用條件的區(qū)別）

【例3（投影）】在光滑水平面上A、B兩小車中間有一彈簧，如圖所示。用手抓住小車并將彈簧壓縮后使小車處于靜止狀態(tài)。將兩小車及彈簧看做一個系統，下列說法中正確的是（）

A．兩手同時放開后，系統總動量始終為零

B．先放開左手，再放開右手后，動量不守恒

C．先放開左手，再放開右手后，總動量向左

D．無論何時放手，兩手放開后，在彈簧恢復原長的過程中，系統總動量都保持不變，但系統的總動量不一定為零

[解析]

在兩手同時放開后，水平方向無外力作用，只有彈簧的彈力(內力)，故動量守恒，即系統的總動量始終為零，A對；先放開左手，再放開右手后，是指兩手對系統都無作用力之后的那一段時間，系統所受合外力也為零，即動量是守恒的，B錯；先放開左手，系統就在右手作用下，產生向左的沖量，故有向左的動量，再放開右手后，系統的動量仍守恒，即此后的總動量向左，C對；其實，無論何時放開手，只要是兩手都放開就滿足動量守恒的條件，即系統的總動量保持不變。若同時放開，那么放手后系統的總動量就等于放手前的總動量，即為零；若兩手先后放開，那么兩手都放開后的總動量就與放開最后一只手后系統所具有的總動量相等，既不為零，D對。

[答案]

ACD [點評]

動量守恒定律都有一定的使用范圍，在應用這一定律時，必修明確它的使用條件。

思考與討論： 如圖所示，子彈打進與固定于墻壁的彈簧相連的木塊，此系統從子彈開始入射木塊到彈簧壓縮到最短的過程中，子彈與木塊作為一個系統動量是否守恒？說明理由。

分析：此題重在引導學生針對不同的對象（系統），對應不同的過程中，受力情況不同，總動量可能變化，可能守恒。

〖通過此題，讓學生明白：在學習物理的過程中，重要的一項基本功是正確恰當地選取研究對象、研究過程，根據實際情況選用對應的物理規(guī)律，不能生搬硬套。〗

（三）課堂小結

教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。

學生活動：認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結課堂內容，培養(yǎng)學生概括總結能力。

教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

（四）作業(yè)：“問題與練習”2、3、4題

課后補充練習

1．一爆竹在空中的水平速度為υ，若由于爆炸分裂成兩塊，質量分別為m1和m2，其中質量為m1的碎塊以υ1速度向相反的方向運動，求另一塊碎片的速度。

2．小車質量為200kg，車上有一質量為50kg的人。小車以5m/s的速度向東勻速行使，人以1m/s的速度向后跳離車子，求：人離開后車的速度。（5.6m/s）

3．質量為30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車，已知平板車的質量為90kg，求小孩跳上車后他們共同的速度。

解：取小孩和平板車作為系統，由于整個系統所受合外為為零，所以系統動量守恒。規(guī)定小孩初速度方向為正，則： 相互作用前：v1=8m/s，v2=0，設小孩跳上車后他們共同的速度速度為v′，由動量守恒定律得 m1v1=(m1+m2)v′

解得

v′=m1v1=2m/s，m1?m2數值大于零，表明速度方向與所取正方向一致。