《高考備考指南 物理 》課件-實驗七　驗證動量守恒定律

碰撞與動量守恒第六章

實驗七驗證動量守恒定律欄目導航01知識

梳理查漏02題點

各個擊破03配套訓練知識梳理查漏1一、實驗目標1.驗證一維碰撞中的動量守恒.2.探究一維彈性碰撞的特點.二、實驗原理在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)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.三、實驗器材方案1氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等.方案2帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等.方案3光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥等.方案4斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小球兩個、鉛垂線一條、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓規(guī)、三角板等.四、實驗過程方案1利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗.(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量.(2)安裝：正確安裝好氣墊導軌.(3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向).(4)驗證：一維碰撞中的動量守恒.(5)結(jié)束：整理實驗器材，放回原處.方案2利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2.(2)安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來.(3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰撞.(4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度.(5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗.(6)驗證：一維碰撞中的動量守恒.(7)結(jié)束：整理實驗器材放回原處.方案3在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗，步驟見例4.方案4利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律，步驟見例1.五、注意事項1.前提條件：碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”.2.方案提醒(1)若利用氣墊導軌進行實驗，調(diào)整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平.(2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內(nèi).(3)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用于平衡摩擦力.3.探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變.六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身(是否符合要求).(1)碰撞是否為一維碰撞.(2)實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導軌是否水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力.2.偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量.3.改進措施(1)設計方案時應保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動量守恒的條件.(2)采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差.題點各個擊破2命題點一教材標準實驗變形做驗證動量守恒定律實驗時，要注意等效替代在實驗中的運用，從而明確將速度轉(zhuǎn)化為位移關(guān)系得出可以直接驗證的表達式.考查點1實驗原理和操作例1

(2023年佛山三中模擬)如圖，某同學用平拋運動演示儀“驗證碰撞中的動量守恒”，實驗的主要步驟如下：(1)將斜槽末端處的切線調(diào)成____________.

(2)將O點處的小球b移開，將小球a從P點由靜止釋放，記錄下小球a在水平面上的落點位置.(3)在O點處放上小球b，再將小球a從P點由靜止釋放，記錄下兩球落在水平面上的位置，在本次操作中，小球a的質(zhì)量應____________(填“大于”“等于”或“小于”)小球b的質(zhì)量.

(4)測出各落點位置與水平面上A點(OA與水平面垂直)間的距離分別為AB＝L1、AC＝L2、AD＝L3.水平大于

m2L3＋m1L1

例2如圖為“驗證動量守恒定律”的實驗裝置，實驗中選取兩個半徑相同、質(zhì)量不等的小球，按下面步驟進行實驗：①用天平測出兩個小球的質(zhì)量分別為m1和m2；②安裝實驗裝置，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，再將一斜面BC連接在斜槽末端；③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，標記小球在斜面上的落點位置P；④將小球m2放在斜槽末端B處，仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，分別標記小球m1、m2在斜面上的落點位置；⑤用毫米刻度尺測出各落點位置到斜槽末端B的距離.圖中點M、P、N是實驗過程中記下的小球在斜面上的三個落點位置，點M、P、N到點B的距離分別為sM、sP、sN.依據(jù)上述實驗步驟，請回答下面問題：(1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應滿足m1

(填“>”“＝”或“<”)m2.

(2)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點是圖中

點，m2的落點是圖中

點.

(3)用實驗中測得的數(shù)據(jù)來表示，只要滿足關(guān)系式___________________，就能說明兩球碰撞前后動量是守恒的.

(4)若要判斷兩小球的碰撞是否為彈性碰撞，用實驗中測得的數(shù)據(jù)來表示，只需比較____________與____________是否相等即可.

>M

N

m1sP

m1sM＋m2sN【解析】(1)為了防止入射球碰撞后反彈，一定要保證入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量.(2)小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度減小，都做平拋運動，所以碰撞后m1球的落地點是M點，m2球的落地點是N點.

命題點二實驗創(chuàng)新遷移創(chuàng)新角度1氣墊導軌和彈簧結(jié)合驗證動量守恒定律例3

(2022年全國卷)利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究.讓質(zhì)量為m1

的滑塊A與質(zhì)量為m2

的靜止滑塊B在水平氣墊導軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小v1

和v2，進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞.完成下列填空：(1)調(diào)節(jié)導軌水平.(2)測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg.要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應選取質(zhì)量為____________kg的滑塊作為A.

(3)調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離s1與B的右端到右邊擋板的距離s2

相等.(4)使A以一定的初速度沿氣墊導軌運動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間t1

和t2.0.304

(5)將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復步驟(4)多次測量的結(jié)果如下表所示.項目12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.460.31k2

0.330.330.33

0.32

0.32

0.48

創(chuàng)新角度2改進實驗器材，靈活遷移實驗原理例4為測量滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ，用如圖所示的裝置進行實驗：A.先測出滑塊A、B的質(zhì)量M、m，查出當?shù)氐闹亓铀俣萭B.用細線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧壓縮，滑塊B緊靠在桌邊C.剪斷細線，測出滑塊B做平拋運動落地時到重錘線的水平位移s1和滑塊A沿桌面滑行距離s2(1)為驗證動量守恒，寫出還須測量的物