《高考风向标》年高考物理一轮复习 专题六 第2讲 实验：验证动量守恒定律课件

第2讲实验：验证动量守恒定律考点验证动量守恒定律

1．实验原理：在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2

及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，即可验证碰撞前后动量是否守恒． 2．实验方案：实验需测量物体质量和速度，质量可用天平直接测量，测速度的方案有：

(1)利用平抛运动测速度．利用平抛运动下落高度相同时，水平速度与水平距离成正比．此方案所用器材是斜槽、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板．

(2)利用光电门测速度，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度．此方案所用器材是气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．3．利用平抛运动测速度的实验原理图6－2－1

(1)质量分别为m1

和m2

的两小球发生正碰，若碰前m1

运动，m2

静止，根据动量守恒定律应有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′. (2)各小球在同一高度做平抛运动，运动时间相等，则动量守恒时有：m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N.(见实验图6－2－1)4．利用平抛运动测速度的实验步骤(1)先用天平测出小钢球质量m1、m2.

(2)按要求安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，确保碰撞后的速度方向水平．(3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸．(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球m1碰前的球心位置．

(5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰时的落地点平均位置P.

(6)把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，重复10次，仿步骤(5)求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N.(7)过O、N在纸上作一直线，取OO′＝2r，O′就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影的位置．(8)用刻度尺量出线段OM、OP、O′N的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N，看是否成立．(9)整理实验器材放回原处．5．利用平抛运动测速度实验注意事项(1)斜槽末端必须水平．(2)入射小球每次都必须从斜槽上同一高度滚下．(3)白纸铺好后不能移动．(4)入射小球的质量应大于被碰小球的质量，即m1＞m2，且r1＝r2＝r.1．如图6－2－2所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图.图6－2－2(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则()CA．m1＞m2，r1＞r2C．m1＞m2，r1＝r2

B．m1＞m2，r1＜r2D．m1＜m2，r1＝r2(2)为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是____.(填下列对应的字母) A．直尺 C．天平

B．游标卡尺 D．秒表

(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式(用m1、m2

及图中字母表示)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON成立，即表示碰撞中动量守恒．AC

2．某同学用图6－2－3甲中所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，实验图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．甲乙

图6－2－3 (1)碰撞后B球的水平射程应取为________. (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：______________(填选项号)．水平平槽槽上上未未放放B球时时，，测测量量A球落落点点位位置置到到O点的的距距离离A球与与B球碰碰撞撞后后，，测测量量A球落落点点位位置置到到O点的的距距离离测量量A球或或B球的的直直径径测量量A球和和B球的的质质量量(或或两两球球质质量量之之比比)测量量G点相相对对水水平平槽槽面面的的高高度度答案案：：64.6A、、B、、D解析析：：(1)将10个点点圈圈在在内内的的最最小小圆圆的的圆圆心心作作为为落落点点平平均均位位置，，可可由由刻刻度度尺尺测测得得碰碰撞撞后后B球的的水水平平射射程程为为64.7，，因因最最后后一一位数数字字为为估估计计值值，，所所以以允允许许误误差差±±0.1，因因此此64.6和64.8也也是是正确确的的．．(2)从同同一一高高度度做做平平抛抛运运动动的的物物体体飞飞行行时时间间t相同同，，所所以以需需要测测出出的的量量有有：：sA为不不碰碰时时A球的的水水平平射射程程，，sA′为碰碰后后A球的的水平平射射程程，，sB′为B球碰碰后后的的水水平平射射程程，，mA、mB的大大小小或或mA/mB的值值．．选选项项是是必必要要的的．．热点点对实实验验原原理理考考查查【例例1】(2009年四四川川卷卷)气垫垫导导轨轨(如如图图6－－2－－4甲甲)工工作作时时，，空气气从从导导轨轨表表面面的的小小孔孔喷喷出出，，在在导导轨轨表表面面和和滑滑块块内内表表面面之之间形形成一一层层薄薄薄薄的的空空气气层层，，使使滑滑块块不不与与导导轨轨表表面面直直接接接接触触，，大大大大减减小了了滑滑块块运运动动时时的的阻阻力力．．为为了了验验证证动动量量守守恒恒定定律律，，在在水水平平气气垫垫导轨轨上上放放置置两两个个质质量量均均为为a的的滑滑块块，，每每个个滑滑块块的的一一端端分分别别与与穿穿过打打点点计计时时器器的的纸纸带带相相连连，，两两个个打打点点计计时时器器所所用用电电源源的的频频率率均均为b.气气垫垫导导轨轨正正常常工工作作后后，，接接通通两两个个打打点点计计时时器器的的电电源源，，并并让让两滑滑块块以以不不同同的的速速度度相相向向运运动动，，两两滑滑块块相相碰碰后后粘粘在在一一起起继继续续运运动．．图图乙乙为为某某次次实实验验打打出出的的、、点点迹迹清清晰晰的的纸纸带带的的一一部部分分带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2

和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为________、________，两滑块的总动量大小为________；碰撞后两滑块的总动量大小为________．重复上述实验，多做几次．若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．图6－－2－4实验主要要考查对对实验原原理的理理解，本本实验目目的是验证动动量守恒恒定律，，则主要要是测量量质量和和速度，，而速度度测量设计方法法很多，，要能根根据题给给条件弄弄清题1．(2010年珠海二二模)如图6－2－5所所示，，某同同学利利用半半径相同、、质量量较小小的A球和质质量较较大的的B球来探探究动动量守守恒定定律，，图中由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹，重复上述操作10次；再把B球放在水平槽末端，让A球仍从位置G由静止滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自落点的痕迹，重复操作10次．图中的O点是水平槽末端的垂直投影点．用天平称量出两球的质量，用米尺测量出各球落点的平均位置到O点的距离，如下表：mA/gmB/gOM/cmON/cmOP/cm10.040.039.3054.8598.29图6－2－5(1)根据据表中中的数数据分分析可可得：：M点是B球的落落点，，则N点是A球在__________的的落点点，P点是A球在__________的的落点点．(填““碰撞撞前””或““碰撞撞后””)(2)取小小球做做平抛抛运动动的时时间为为单位位时间间，用用mA、mB和图中中字母表表示碰碰撞前前的总总动量量p1＝____________，碰碰撞后后的总总动量量p2＝______________________.(3)将将表中中数据据代入入发现现p1________p2(填“大大于”、““等于”或“小小于”)，，其主要原原因是：__________________________________________________________________________________________答案：(1)碰撞撞后碰撞前(2)mA·OP(3)小于于mB·OM－mA·ONA球碰后反弹回去，在在轨道上运运动的过程程中，要克服摩擦力力做功而消消耗机械能能，它再次次运动到斜斜槽末端时时，速度较碰撞后小，因此mB·OM－mA·ON比mA·OP要大．易错点：验验证动量守守恒定律实实验数据收收集【例1】(单选)在做“验证证碰撞中的的动量守恒恒”的实验验时，必须测量的的物理量有有()D①入射小球球和被碰小小球的质量量②入射小球球和被碰小小球的半径径③入射小球球从斜槽上上由静止释释放时的起起始高度④斜槽轨道道的末端到到地面的高高度⑤从相碰到到落地的时时间⑥入射小球球未与另一一小球碰撞撞时飞出的的水平距离离⑦入入射射小