适用于新教材2025届高考物理一轮复习学案第七章动量守恒定律实验八验证动量守恒定律粤教版

试验八验证动量守恒定律目标要求1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同案例验证动量守恒定律.2.知道在不同试验案例中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析．试验技能储备一、试验原理在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否相等．二、试验方案及试验过程案例一：探讨气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1．试验器材气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等．2．试验过程(1)测质量：用天平测出滑块的质量．(2)安装：正确安装好气垫导轨，如图所示．(3)试验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种状况下碰撞前、后的速度．(4)变更条件，重复试验：①变更滑块的质量；②变更滑块的初速度大小和方向．(5)验证：一维碰撞中的动量守恒．3．数据处理(1)滑块速度的测量：v＝eq\f(Δs,Δt)，式中Δs为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可干脆测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．(2)验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.案例二：探讨斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1．试验器材斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等．2．试验过程(1)测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．(2)安装：依据如图甲所示安装试验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平．(3)铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．登记铅垂线所指的位置O.(4)放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把全部的小球落点圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．(5)碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤(4)中的高度)自由滚下，使它们发生碰撞，重复试验10次．用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N，如图乙所示.(6)验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中，最终代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立．(7)整理：将试验器材放回原处．3．数据处理验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.三、留意事项1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．2．案例提示(1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨________．(2)若利用平抛运动规律进行验证：①斜槽末端的切线必需水平；②入射小球每次都必需从斜槽________________由静止释放；③选质量较________的小球作为入射小球；④试验过程中试验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变．考点一教材原型试验考向1探讨气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒例1(2024·全国甲卷·23)利用图示的试验装置对碰撞过程进行探讨．让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞．完成下列填空：(1)调整导轨水平；(2)测得两滑块的质量分别为0.510kg和0.304kg.要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为________kg的滑块作为A；(3)调整B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等；(4)使A以确定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻起先到各自撞到挡板所用的时间t1和t2；(5)将B放回到碰撞前的位置，变更A的初速度大小，重复步骤(4)．多次测量的结果如下表所示；12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.46k＝eq\f(v1,v2)0.31k20.330.330.33(6)表中的k2＝________(保留2位有效数字)；(7)eq\f(v1,v2)的平均值为______(保留2位有效数字)；(8)理论探讨表明，对本试验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由eq\f(v1,v2)推断．若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则eq\f(v1,v2)的理论表达式为__________________(用m1和m2表示)，本试验中其值为________________(保留2位有效数字)，若该值与(7)中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞．考向2探讨斜槽末端小球碰撞时的动量守恒例2(2024·广东东莞市调研)碰撞的复原系数的定义式为e＝eq\f(v2－v1,v10－v20)，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度．若e＝1，则为弹性碰撞；e<1则为非弹性碰撞．某同学利用验证动量守恒定律的试验装置(如图所示)测量两小球碰撞的复原系数，试验中运用半径相等的钢质小球1和2，且小球1的质量大于小球2的质量．试验步骤如下：安装好试验装置，做好测量前的打算，并登记重垂线所指的位置O.第一步：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用完可能小的圆把小球的全部落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置．其次步：把小球2放在斜槽前端边缘处的C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并运用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置．第三步：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．上述试验中，(1)N点是________的平均位置；A．小球1与小球2碰撞后小球1落点B．小球2落点C．不放小球2，小球1落点(2)用测量量表示的复原系数的表达式为e＝____________________；(3)三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与试验所用的小球质量无关的是________；(4)若测得小球1与小球2的质量分别为m1、m2，则当________＝m1OM＋________，说明碰撞过程动量守恒．考点二探究创新试验考向1试验装置的创新例3如图为验证动量守恒定律的试验装置，试验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行试验：①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2；②安装试验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面BC连接在斜槽末端；③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P；④将小球m2放在斜槽末端B处，仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离．图中M、P、N三点是试验过程中登记的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B的距离分别为sM、sP、sN.依据上述试验步骤，请回答下面问题：(1)两小球的质量m1、m2应满意m1________m2(填“>”“＝”或“<”)；(2)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中________点，m2的落点是图中________点；(3)用试验中测得的数据来表示，只要满意关系式_____________________________________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；(4)若要推断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用试验中测得的数据来表示，只需比较________与________________是否相等即可．考向2试验方案的创新例4某物理爱好小组设计了如图甲所示的试验装置．在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，其右侧摩擦很小，可忽视不计，左侧为粗糙水平面．当地重力加速度大小为g.接受的试验步骤如下：A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B．用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb；C．a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧(与a、b不连接)，静止放置在平台上；D．细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；G．变更弹簧压缩量，进行多次测量．(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为________mm.(2)针对该试验装置和试验结果，同学们做了充分的探讨．探讨结果如下：①该试验要验证“动量守恒定律”，则只需验证a、b弹开后的动量大小相等，即__________________＝________________(用上述试验所涉及物理量的字母表示)；②若该试验的目的是求弹簧的最大弹性势能，则弹簧的弹性