2019版高考物理总复习实验创新增分专题七验证动量守恒定律学案

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1、实验七　验证动量守恒定律一、实验目的　验证动量守恒定律。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′，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。三、实验器材斜槽、小球(两个)m1、m2，且m1>m2、天平、三角板、带线重锤、直尺、复写纸、白纸、圆规等。四、实验步骤1．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．按照如图甲所示安装实验装置。调整、固定斜槽使斜槽底端水平。3．白纸在下，复写纸在上且在适当位

2、置铺放好。记下重垂线所指的位置O。4．不放被撞小球，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小球所有的落点都圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。如图乙所示。5．把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，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。如图乙所示。6．连接，测量线段、、的长度，将测量数据填入表中。最后代入等式m1·＝m1·＋m2·，看在误差允许的范围内是否成立。7．整理好实验器材

3、放回原处。8．实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒。五、数据处理验证表达式：m1·＝m1·＋m2·。六、误差分析实验中发现碰撞后系统(m1、m2)水平方向的总动量小于碰撞前系统水平方向的总动量，误差主要来源于两个方面。1．难做到准确的正碰，则误差较大；斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差。2．O、P、M、N各点定位不准确，测量和作图有偏差。七、注意事项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

4、能准确测定入射小球碰后的速度。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、、的对应关系。考点1　基础实验[例1]　如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的

5、。但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________。(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始

6、释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程、(3)经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞后m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶________。实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值为________。(4)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质(质量不变)，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大

7、。请你用(3)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为________cm。解析　(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v＝，而由H＝gt2知，每次竖直高度相等，所以平抛时间相等，则有m1·＝m1·＋m2·，可得m1·＝m1·＋m2·。故只需测量射程，因而选C。(2)由表达式知：在已知时，需测量m1、m2、和，故必要步骤有A、D、E。(3)p1＝m1·，p1′＝m1·，联立可得p1∶p1′＝∶＝44.80∶35.20＝14∶11p2′＝m2·则p1′∶p2′＝∶＝11∶2.9

8、故＝≈1.01(4)其他条件不变，使ON最大，则m1、m2发生弹性碰撞，则其动量和能量均守恒，有m1v0＝m1v1＋m2v2，mv＝m1v＋m2v可得v2＝而v2＝，v0＝故＝·＝×44.80cm≈76.80cm。答案　(1)C　(2)ADE　(3)14　2.9　1.01　(4)76.80在实验过程中一定要使实验尽可能符合动量守恒的条件，即系统受到的合外力为零或某一方向系统受到的合外力等于零。我们常