2018年高考物理考点一遍过专题31实验：验证动量守恒定律（含解析）

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1、专题31实验：验证动量守恒定律一、验证动量守恒定律实验方案1．方案一实验器材：滑块（带遮光片，2个）、游标卡尺、气垫导轨、光电门、天平、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。实验情境：弹性碰撞（弹簧片、弹性碰撞架）；完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。2．方案二实验器材：带细线的摆球（摆球相同，两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。实验情境：弹性碰撞，等质量两球对心正碰发生速度交换。3．方案三实验器材：小车（2个）、长木板（含垫木）、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。实验情境：完全非弹性碰

2、撞（撞针、橡皮泥）。4．方案四实验器材：小球（2个）、斜槽、天平、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺等。实验情境：一般碰撞或近似的弹性碰撞。5．不同方案的主要区别在于测速度的方法不同：①光电门（或速度传感器）；②测摆角（机械能守恒）；③打点计时器和纸带；④平抛法。还可用频闪法得到等时间间隔的物体位置，从而分析速度。二、验证动量守恒定律实验（方案四）注意事项1．入射球质量m1应大于被碰球质量m2。否则入射球撞击被碰球后会被弹回。2．入射球和被碰球应半径相等，或可通过调节放被碰球的立柱高度使碰撞时球心等高。否则两球的碰撞位置不

3、在球心所在的水平线上，碰后瞬间的速度不水平。3．斜槽末端的切线应水平。否则小球不能水平射出斜槽做平抛运动。4．入射球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。否则入射球撞击被碰球的速度不相等。-24-5．落点位置确定：围绕10次落点画一个最小的圆将有效落点围在里面，圆心即所求落点。6．水平射程：被碰球放在斜槽末端，则从斜槽末端由重垂线确定水平射程的起点，到落地点的距离为水平射程。某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找滑块相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示，实验过程如下（“+”、“–”表示速度方向）：（1）实验1：

4、使m1=m2=0.25kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后两滑块分开，记录数据如表1。表1碰前碰后滑块m1滑块m2滑块m1滑块m2速度v（m·s–1）+0.11000+0.108根据实验数据可知，在误差允许范围内：碰前滑块的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块的速度；碰前滑块的动能________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块的动能；碰前滑块的质量与速度的乘积________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块的质量与速度的乘积。（2）实验2：使m1=m2=0.25kg，让运动的m1碰静止的m2，

5、碰后两滑块一起运动，记录数据如表2。表2碰前碰后滑块滑块滑块滑块-24-m1m2m1m2速度v（m·s–1）+0.1400+0.069+0.069根据实验数据可知，在误差允许范围内：碰前滑块的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块速度的矢量和；碰前滑块的动能________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块动能的和；碰前滑块的质量与速度的乘积________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块质量与速度乘积的矢量和。（3）实验3：使2m1=m2=0.5kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后两滑块分开，记录

6、数据如表3。表3碰前碰后滑块m1滑块m2滑块m1滑块m2速度v（m·s–1）+0.1200–0.024+0.070根据实验数据可知，在误差允许范围内：碰前滑块的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块速度的矢量和；碰前滑块的动能________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块动能的和；碰前滑块的质量与速度的乘积________（填“等于”或“不等于”）碰后滑块质量与速度乘积的矢量和。（4）综上，滑块相互作用过程中的不变量可能为________________________。【参考答案】（1）等于等于

7、等于（2）等于不等于等于（3）不等于不等于等于（4）质量和速度乘积的矢量和3（3）从表3数据可知，碰前速度v1=0.120m/s，碰后速度矢量和-24-v2=(–0.024+0.070)m/s=0.046m/s，不相等；碰前动能Ek1=×0.25×0.122J=0.0018J，碰后的动能Ek2=(×0.25×0.0242+×0.5×0.072)J=0.0013J，碰撞前后动能不相等；碰前滑块质量与速度的乘积m1v1=0.25×0.12kg·m/s=0.03kg·m/s，碰后滑块质量与速度乘积的矢量和mv=(–0.25

8、×0.024+0.5×0.07)kg·m/s=0.029kg·m/s，在误差允许范围内相等。（4）综上实验，碰撞前后只有滑块质量和速度乘积的矢量和始终相等。【名师点睛】探究碰撞中的不变量实验与验证动量守恒定律实验的基本实验方案相似，但探究实验中“动量”可能是“未知”的物理量，故本实验中最后的结论中为“质量和速度乘积的矢量”。1．图为验证动量守恒