《高考备考指南 物理 》课件-实验七　验证动量守恒定律

碰撞与动量守恒第六章

实验七验证动量守恒定律栏目导航01知识

梳理查漏02题点

各个击破03配套训练知识梳理查漏1一、实验目标1.验证一维碰撞中的动量守恒.2.探究一维弹性碰撞的特点.二、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'，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p'＝m1v1'＋m2v2'，看碰撞前后动量是否守恒.三、实验器材方案1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、橡皮泥等.方案2带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等.方案3光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等.方案4斜槽、大小相等质量不同的小球两个、铅垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板等.四、实验过程方案1利用气垫导轨完成一维碰撞实验.(1)测质量：用天平测出滑块质量.(2)安装：正确安装好气垫导轨.(3)实验：接通电源，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(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向).(4)验证：一维碰撞中的动量守恒.(5)结束：整理实验器材，放回原处.方案2利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来.(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰撞.(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度.(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验.(6)验证：一维碰撞中的动量守恒.(7)结束：整理实验器材放回原处.方案3在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验，步骤见例4.方案4利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律，步骤见例1.五、注意事项1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”.2.方案提醒(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平.(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内.(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用于平衡摩擦力.3.探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变.六、误差分析1.系统误差：主要来源于装置本身(是否符合要求).(1)碰撞是否为一维碰撞.(2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力.2.偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量.3.改进措施(1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件.(2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差.题点各个击破2命题点一教材标准实验变形做验证动量守恒定律实验时，要注意等效替代在实验中的运用，从而明确将速度转化为位移关系得出可以直接验证的表达式.考查点1实验原理和操作例1

(2023年佛山三中模拟)如图，某同学用平抛运动演示仪“验证碰撞中的动量守恒”，实验的主要步骤如下：(1)将斜槽末端处的切线调成____________.

(2)将O点处的小球b移开，将小球a从P点由静止释放，记录下小球a在水平面上的落点位置.(3)在O点处放上小球b，再将小球a从P点由静止释放，记录下两球落在水平面上的位置，在本次操作中，小球a的质量应____________(填“大于”“等于”或“小于”)小球b的质量.

(4)测出各落点位置与水平面上A点(OA与水平面垂直)间的距离分别为AB＝L1、AC＝L2、AD＝L3.水平大于

m2L3＋m1L1

例2如图为“验证动量守恒定律”的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2；②安装实验装置，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.图中点M、P、N是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，点M、P、N到点B的距离分别为sM、sP、sN.依据上述实验步骤，请回答下面问题：(1)两小球的质量m1、m2应满足m1

(填“>”“＝”或“<”)m2.

(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)用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式___________________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的.

(4)若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较____________与____________是否相等即可.

>M

N

m1sP

m1sM＋m2sN【解析】(1)为了防止入射球碰撞后反弹，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量.(2)小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是M点，m2球的落地点是N点.

命题点二实验创新迁移创新角度1气垫导轨和弹簧结合验证动量守恒定律例3

(2022年全国卷)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究.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)调节导轨水平.(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)调节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以一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从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1

和t2.0.304

(5)将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤(4)多次测量的结果如下表所示.项目12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.460.31k2

0.330.330.33

0.32

0.32

0.48

创新角度2改进实验器材，灵活迁移实验原理例4为测量滑块与桌面间的动摩擦因数μ，用如图所示的装置进行实验：A.先测出滑块A、B的质量M、m，查出当地的重力加速度gB.用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧压缩，滑块B紧靠在桌边C.剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地时到重锤线的水平位移s1和滑块A沿桌面滑行距离s2(1)为验证动量守恒，写出还须测量的物