2019版高考物理一轮复习实验增分专题7验证动量守恒定律学案

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1、实验七 验证动量守恒定律考纲要求考情分析命题趋势验证动量守恒定律2014·全国卷Ⅱ,35(2)高考对本部分知识的考查主要以计算题的形式出现.高考试题往往结合碰撞等实际过程综合考查实验原理和误差分析.学习中要深刻理解验证动量守恒定律的原理和方法.知识梳理·夯实基础一、实验目的验证碰撞中的动量守恒.二、实验原理在一维碰撞中,测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前、后物体的速度v1、v2及v′1、v′2,找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v′1+m2v′2,看碰撞前、后动量是否守恒.三、实验器材方案一:利用气垫导轨完成

2、一维碰撞实验气垫导轨、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.方案二:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥.方案三:利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板.四、实验步骤方案一: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,如图所示.(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

3、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.方案二:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(1)测质量:用天平测出两小车的质量.(2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,如图所示.(3)实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运动.(4)测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由v=算出速度.(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验.(7)验证:一维碰撞中的动量守恒.方案三:

4、利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验(1)先用天平测出小球质量m1、m2.(2)按如图所示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端点切线水平,调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行,以确保正碰后的速度方向水平.(3)在地上铺一张白纸,在白纸上铺放复写纸.(4)在白纸上记下重锤线所指的位置O,它表示入射球m1碰前的位置.(5)先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点的平衡位置P

5、.(6)把被碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从同一高度滚下,使它发生正碰,重复10次,仿上一步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N.(7)过O和N在纸上作一直线.(8)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度.五、数据处理方案一:滑块速度的测量:v=,式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出,也可直接测量),Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间.方案二:小车速度的测量:v=,式中Δx是纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量,Δt为小车经过Δx的时间,可由打点间隔算出.方案三:把两小球的质量和相应的数值

6、代入m1·OP=m1·OM+m2·ON,看是否成立.六、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以平衡摩擦力.(4)若利用斜槽小球碰撞应注意:①斜槽末端的切线必须水平;②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放;③选质量较大的小球作为入射小球;④实验过程中实验桌、斜

7、槽、记录的白纸的位置要始终保持不变.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.七、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,两摆球是否等大,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.核心考点·分层突破考点1 数据处理[例1]某同学用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律,实验时用频闪照相机闪光4次拍得照片如图乙所示.已知闪光时间间隔Δt=0.02s,不计闪光本身持续时间,已知在这4次闪光的时间内滑块A、B均在0~

8、80cm范围内,第一次闪光时,A恰好过x=55cm处,B恰好过x=70cm处,则由图可知:(1)两滑块在x=__60__cm处相碰;(2)两滑块在第一次闪光后t=_

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