高考物理一轮复习第六章实验六验证动量守恒定律课件

实验六验证动量守恒定律一、基本原理与操作图S6-1

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：按照图S6-1所示安装实验装置.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.记下重垂线所指的位置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所有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________自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验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S6-2所示.同一高度

图S6-2 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，最后代入m1·OP＝m1·____＋m2·____，看在误差允许的范围内是否成立.OMON二、实验注意事项1.斜槽末端的切线必须水平.大

2.入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放. 3.选质量较____的小球作为入射小球，且两球半径r1＝r2. 4.实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变.

考点基本实验操作与实验数据的考查

【典题1】小羽同学用图S6-3甲所示装置验证动量守恒定律(水平地面依次铺有复写纸和白纸).甲乙图S6-3

实验时，先让入射球A，多次从斜轨上C位置静止释放.然后，把被碰小球B静置于轨道的末端，再将入射小球A从斜轨上C位置静止释放，与小球B相撞，多次重复此步骤，用最小圆圈法分别找到小球的平均落点M、P、N，图中O点为小球抛出点在水平地面上的垂直投影.(1)关于此碰撞实验，下列说法正确的是______(多选).A.复写纸和白纸依次铺好后，实验过程白纸的位置不能再移动B.需要测量球A或球B的直径C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同D.需要测量球A和球B的质量mA和mB

(2)为了减少实验误差，有同学提出斜槽倾斜部分的轨道应尽量光滑，你认为这种说法对吗？并再提出一种减少实验误差的方法：____________________________________________________. (3)如图乙所示，测量出平均水平位移OM、OP、ON的长度x1、x2、x3，若两球相碰前后的总动量守恒，碰撞属于弹性碰撞，则其表达式可表示为______________________________________.

解析：(1)复写纸和白纸依次铺好后，实验过程白纸的位置不能再移动，A正确.该实验中两球从同一点抛出，则不需要测量A球或B球的直径，B错误.为防止入射球碰后反弹，入射球的质量要大于被碰球的质量，为保证两球正碰，则两球大小要相同，C错误.实验要验证的关系是mAv0＝mAv1＋mBv2，两球碰后均做平抛运动，落地时间相同，则水平位移与速度成正比，则要验证的关系式是mAOP＝mAOM＋mBON，则实验中需要测量A球和B球的质量mA和mB，D正确.

(2)该说法不对.斜槽倾斜部分没必要必须光滑，只要小球A每次从同一位置释放，到达底端时速度相同即可.为减小实验误差，斜槽末端必须调成水平；多次实验取小球落地的平均落地点，选择质量较大且半径较小的小球做实验等.(3)由(1)的分析可知，若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式mAx2＝mAx1＋mBx3若为弹性碰撞，则碰撞前后系统动能相同，则有联立两式可得x2＋x1＝x3.答案：(1)AD(2)不对.斜槽末端必须调成水平；多次实验取小球落地的平均落地点；选择质量较大且半径较小的小球做实验等(任选一种即可)(3)x2＋x1＝x3

【迁移拓展】(2023年湖南长沙月考)某同学用如图S6-4甲所示“碰撞实验器”验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分发生碰撞前后的动量关系.(设两个小球为弹性材料，发生弹性碰撞)甲乙图S6-4先用天平测出弹性小球1、2的质量分别为m1、m2，然后完成下列实验步骤：步骤1：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，记录落点位置.

步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，小球1和小球2发生碰撞后落在地面上，记录两个落点位置.

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的位置M、P、N离O点的距离，得到线段OM、OP、ON的长度分别为x1、x2、x3.(1)对于上述实验操作，小球1质量应_____________(填“大于”或“小于”)小球2的质量.(2)当所测物理量满足表达式_____________(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.

(3)完成上述实验后，某实验小组对图甲装置进行了改造，如图乙所示.在水平槽末端与水平地面间放置一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接.使用同样的小球，小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到斜面上三个落点M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为L1，L2，L3.则验证两球碰撞过程动量守恒的表达式为________________，若L1＝16cm，L2＝36cm，则L3＝__________cm.

解析：(1)为了保证小球1与小球2碰撞后不被反弹，小球1的质量应大于小球2的质量.答案：(1)大于(2)m1x2＝m1x1＋m2x3实验目的的创新

1.利用动量守恒、机械能守恒计算弹丸的发射速度2.减小实验误差的措施，体现了物理知识和物理实验的实用性、创新性和综合性(续表)实验器材的创新1.利用铝质导轨研究完全非弹性碰撞2.利用闪光照相机记录立方体滑块碰撞前后的运动规律，从而确定滑块碰撞前后的速度(续表)实验过程的创新1.用压缩弹簧的方式使两滑块获得速度，可使两滑块的合动量为零2.利用v＝

的方式获得滑块弹离时的速度3.根据能量守恒定律测定弹簧的弹性势能考向1利用气垫导轨【典题2】(2022

年广东广州模拟)小刘同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图S6-5所示.图S6-5

(1)将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至______________.(2)用天平测得滑块a、b质量分别为ma、mb.

(3)在滑块上安装配套的粘扣，并按图示方式放置两滑块.使滑块a获得向右的速度，滑块a通过光电门1后与静止的滑块b碰撞粘在一起，并一起通过光电门2，遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，则上述物理量间如果满足关系式____________，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒.

(4)本实验__________(填“需要”或“不需要”)测量遮光条的宽度.

解析：(1)将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至水平.

ma

ma＋mb＝t1

t2可知本实验不需要测量遮光

(4)由以上分析的结果条的宽度.答案：(1)水平(3)(4)不需要ma

ma＋mb＝t1

t2考向2利用拉力传感器

【典题3】某同学用如图S6-6所示的实验装置验证动量守恒定律.小球A底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，用悬线悬挂在O点，光电门固定在O点正下方铁架台的托杆上，小球B放在竖直支撑杆上，杆下方悬挂一重锤，小球A(包含遮光条)和B的质量用天平测出分别为mA、mB.将小球A拉至一定角度后释放，两小球碰撞前瞬间，遮光条刚好通过光电门，碰后小球B做平抛运动而落地，小球A反弹右摆一定角度，计时器的两次示数分别为t1、t2，测量O点到球心的距离为L，小球B离地面的高度为h，小球B平抛的水平位移为x.图S6-6(1)关于实验过程中的注意事项，下列说法正确的是________.A.要使小球A和小球B发生对心碰撞B.小球A的质量要大于小球B的质量C.应使小球A由静止释放

(2)某次测量实验中，该同学测量数据如下：d＝0.5cm，L＝0.5m，h＝0.45m，x＝0.30m，t1＝0.0025s，t2＝0.0050s，重力加速度g取10m/s2，若小球A(包含遮光条)与小球B的质量之比为mA∶mB＝__________，则动量守恒定律得到验证，根据数据可以得知小球A和小球B发生的碰撞是__________(填“弹性”或“非弹性”)碰撞.

解析：(1)实验时要使球A和球B发生对心碰撞，故A正确.碰撞后入射球反弹，则要求入射球的质量小于被碰球的质量，即球A的质量要小于球B的质量，故B错误.由于碰撞前后球A的速度由光电门测出，则球A释放不一定从静止开始，故C错误.答案：(1)A(2)1∶3弹性

考向3测碰撞系数

【典题4】(2023年广西南宁二模)在“探究平抛运动规律”实验中.甲乙图S6-7

(1)小王同学利用如图S6-7甲所示装置进行实验，每次释放小球的位置都相同，并在图乙的坐标纸上记录了小球经过的A、B、C三点，已知坐标纸每小格的边长L＝5cm，该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s.(g取10m/s2，结果保留2位有效数字) (2)小李同学在研究平抛运动时发现，若小球下落相同高度，平抛初速度越大，水平射程也越大，他依据这一规律，用如图S6-8所示装置来“验证动量守恒定律”，将碰撞恢复系数的定义为e＝别是碰撞后两小球的速度，该实验小球碰撞恢复系数的表达式为e＝_______________(用题目中字母OP、OM、ON表达)，若测得e＝__________，可以判定小球的碰撞为弹性碰撞.图S6-8

(3)完成上述实验后，小杨同学对上述装置进行了改造，如图

上原固定点由静止滚下，重复开始的实验，得到两球落在圆弧上的平均位置为M′、P′、N′.测得斜槽末端与M′、P′、N′三点的连线与竖直方向的夹角分别为α1、α2、α3，小球a、b的质量分别为m1、m2，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式