2020版高考物理大一轮复习第六章实验七验证动量守恒定律讲义（含解析）教科版

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1、实验七　验证动量守恒定律1．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．2．实验器材斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规、重垂线．3．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1甲所示安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．图1(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．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

2、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．(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ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入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，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．1．数据处理

3、验证表达式：m1·＝m1·＋m2·2．注意事项(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、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变．命题点一　教材原型实验例1　(2018·山东省泰安市上学期期末)如图2，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．图2(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量________(填选项前的序号)，间接地解决这个问题．A．小球开始释放

4、的高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的水平位移(2)用天平测量两个小球的质量m1、m2.图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放；然后把被碰小球m2静止于轨道水平部分的右侧末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并重复多次，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量出平均水平位移OM、OP、ON.(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________[用(2)中测量的量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为___

5、_____[用(2)中测量的量表示]．答案　(1)C　(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ONm1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2解析　(1)验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平位移大小来体现速度大小，故需要测量水平位移，故A、B错误，C正确．(3)根据平抛运动规律可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t，则：v0＝，v1＝，v2＝，而动量守恒的表达式是：m1v0＝m1v1

6、＋m2v2若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON即可；若为弹性碰撞，则碰撞前后系统动能相同，则有：m1v＝m1v＋m2v，即满足关系式：m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2.变式1　(2018·陕西省榆林市第三次模拟)“验证动量守恒定律”的实验装置如图3所示，回答下列问题：图3(1)实验装置中应保持斜槽末端________．(2)每次小球下滑要从________处由静止释放．(3)入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是________．(4)在图中，小球的水平射程的数值

7、分别用OP、OM和ON表示．小球半径均为r.因此只需验证________．答案　(1)切线水平　(2)同一高度(3)mA>mB　(4)mAOP＝mAOM＋mB(ON－2r)解析　(1)要保证每次小球都做平抛运动，则斜槽末端必须切线水平；(2)每次小球下滑要从同一高度处由静止释放，从而保证平抛运动的初速度相同；(3)为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：mA>mB；(4)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，小球的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则：mAvA＝mAvA′＋mBvB′

8、，两边同时乘以时间t得：mAvAt＝mAvA′t＋mBvB′t，即：mAOP＝mAOM＋mB(ON－2r)．命题点二　实验方案创新创新方案1　利用气垫导轨1．实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、胶布、撞针、橡皮泥等．2．实验方法(1)测质量：用天平测出两滑块的质量．(2)安装：按