2022届高考物理一轮复习-第6章-第4课时-实验七-验证动量守恒定律课件-人教大纲版2VIP

验证动量守恒定律．1．实验原理：如图6－4－1所示，质量为m1和m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′.因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，则小球的水平速度，若用飞行时间作时间第4课时实验七验证动量守恒定律第一页，编辑于星期一：十四点六分。第一页，编辑于星期四：二十点三十六分。

单位，在数值上就等于小球飞出的水平距离．因此，只要分别测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离OP，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离OM和ON，若m1OP在实验误差允许的范围内与m1OM＋m2ON相等，就验证了两小球组成的系统碰撞前后总动量守恒．2． 主要测量的物理量：(1)入射球质量m1和被碰球质量m2. (2)入射球平抛运动的水平位移OP，碰撞后两球的水平位移OM和ON.第二页，编辑于星期一：十四点六分。第二页，编辑于星期四：二十点三十六分。斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规、三角板．一、测量小球的质量及仪器安装1．用天平测出两个小球的质量m1、m2.选质量大的作为入射球m1.2．按图6－4－2所示，安装好实验装置，使斜槽的末端点切线水平．第三页，编辑于星期一：十四点六分。第三页，编辑于星期四：二十点三十六分。 3．在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，当小球落在复写纸上 时，便在白纸上留下了小球落地的痕迹． 4．在白纸上记下重垂线所指的位置O.二、研究两球的碰撞过程及落点 5．先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度滚下，重复10 次．用尽可能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．第四页，编辑于星期一：十四点六分。第四页，编辑于星期四：二十点三十六分。6．把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射小球从原来的高度滚下，使它们发生碰撞．重复实验10次．用同样的方法标出碰撞后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.1．本实验中两个小球质量不同，一定是质量大的作入射球，质量小的作被碰球，如果用质量小的与质量大的相碰，则质量小的球可能反弹，这样就不能准确测定入射小球碰后的速度．第五页，编辑于星期一：十四点六分。第五页，编辑于星期四：二十点三十六分。2．该实验要确保斜槽末端水平．检验是否水平的方法是：将小球轻轻放在斜槽末端的水平部分的任一位置，若小球均能保持静止，则表明斜槽末端已水平．3．保证入射小球每次必须从同一高度由静止滚下，且尽可能地让小球的释放点高些．4．实验过程中，实验桌、斜槽及白纸的位置始终不变．5．在计算时一定要注意m1、m2和OP、OM、ON的对应关系．6．如图6－4－3所示．第六页，编辑于星期一：十四点六分。第六页，编辑于星期四：二十点三十六分。7．用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度．三、数据处理

把两球的质量和相应的长度数值分别代入m1·OP与m1·OM＋m2·ON， 并比较二者是否在实验误差允许的范围内相等．第七页，编辑于星期一：十四点六分。第七页，编辑于星期四：二十点三十六分。【例1】如图6－4－4所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图． (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() A．m1＞m2，r1＞r2 B．m1＞m2，r1＜r2 C．m1＞m2，r1＝r2 D．m1＜m2，r1＝r2第八页，编辑于星期一：十四点六分。第八页，编辑于星期四：二十点三十六分。(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B．游标卡尺C．天平D．弹簧秤E．秒表(3)实验中必须要求的条件是________．A．斜槽必须是光滑的B．斜槽末端的切线必须水平C．m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度D．m1每次必须从同一高度处滚下第九页，编辑于星期一：十四点六分。第九页，编辑于星期四：二十点三十六分。(4)实验中必须测量的物理量是________．A．小球的质量m1和m2 B．小球起始高度hC．小球半径r1和r2 D．小球起飞的时间tE．桌面离地面的高度H F．小球飞出的水平距离s(5)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)________________成立，即表示碰撞中动量守恒．第十页，编辑于星期一：十四点六分。第十页，编辑于星期四：二十点三十六分。解析：(1)两小球要选等大的，且入射小球的质量应大些，故选C.(2)该实验必须测出两球平抛的水平位移和质量，故必须用到直尺和天平，因两球平抛起点相同，不用测小球直径，故用不到B.故选AC.(3)实验中为保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，要使两球碰后均平抛，两球心必须在同一高度，要保证小球m1碰前速度不变，m1每次必须从同一高度滚下，斜槽没必要保证光滑，故B、C、D正确．第十一页，编辑于星期一：十四点六分。第十一页，编辑于星期四：二十点三十六分。(4)必须测量两球质量m1、m2和小球平抛的水平距离，故选A、F.(5)因平抛落地时间相同，可用水平位移代替速度，故关系式为

答案：(1)C(2)AC(3)BCD(4)AF(5)

第十二页，编辑于星期一：十四点六分。第十二页，编辑于星期四：二十点三十六分。【例2】某同学用如图6－4－5所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，先将球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平面上的记录纸上留下压痕，重复10次，再把同样大小的球b放在斜槽轨道水平端的最右端处静止，让球a仍从原来固定点由静止开始滚下，且与b球相碰，碰后两球分别落在记录纸上的不同位置，重复10次．第十三页，编辑于星期一：十四点六分。第十三页，编辑于星期四：二十点三十六分。(1)确定小球的平均落点的方法是__________________(2)放上被碰小球，两球相碰后，小球a、b的平均落点位置依次是图中的点________和点________．(3)a、b两球在记录纸上留下的落点痕迹如图6－4－6所示，其中米尺的零点与O点对齐，则撞后b球的水平射程应为________cm.第十四页，编辑于星期一：十四点六分。第十四页，编辑于星期四：二十点三十六分。(4)某同学在做该实验时，不小心把a、b球位置换了，即把质量较大的a球(质量为ma)当成了被碰球，把质量较小的b球(质量为mb)当成了入射球．结果b球单独滚下时，平均落点为C点，而b球与a球相碰后不能向前抛出，b球和a球平均落点分别为A点和B点(如图6－4－7所示)．该同学测出了相关的物理量，利用这些数据也能判断碰撞中的动量守恒，判断的依据是看________和________在误差允许的范围内是否相等．第十五页，编辑于星期一：十四点六分。第十五页，编辑于星期四：二十点三十六分。解析：(1)用圆规画尽可能小的圆，把所有的落点圈在里面，圆心即是小球平均落点的位置．(2)碰前a球的速度大于碰后的速度，碰后b球的速度大于a球的速度，可知碰后小球a的平均落点位置是A，小球b的平均落点位置是C.(3)由第(2)问知，小球b的平均落点位置是C，利用最小圆法，b球的水平射程应为44.50cm.(4)由实验原理可知，判断的依据是看mb×OC和ma×OB－mb×OA在误差允许的范围内是否相等．答案：(1)见解析(2)A

C(3)44.50(4)mb·OC

ma·OB－mb·OA第十六页，编辑于星期一：十四点六分。第十六页，编辑于星期四：二十点三十六分。【例3】(2009·辽宁模拟)某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图6－4－8(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．第十七页，编辑于星期一：十四点六分。第十七页，编辑于星期四：二十点三十六分。第十八页，编辑于星期一：十四点六分。第十八页，编辑于星期四：二十点三十六分。(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；第十九页，编辑于星期一：十四点六分。第十九页，编辑于星期四：二十点三十六分。⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图6－4－8(b)所示；⑧测得滑块1的质量310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g．完善实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s(保留三位有效数字)．(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_________________．第二十页，编辑于星期一：十四点六分。第二十页，编辑于星期四：二十点三十六分。解析：(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块．(2)作用前系统的总动量为滑块1的动量p0＝m1v0.v0＝m/s＝2m/s，p0＝0.31×2kg·m/s＝0.62kg·m/s.作用后系统的总动量为滑块1和滑块2的动量和，且此时两