高考物理一轮复习实验验证动量守恒学案

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1、2020届一轮复习人教版实验：验证动量守恒学案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守恒．2.实验器材斜槽、小球（两个）、天平、复写纸、白纸等．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）按照实验原理图甲安装实验装置．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

2、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.如实验原理图乙所示．（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m1OP＝m1OM＋m2ON，1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．验证动量守恒定

3、律实验注意事项: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。22.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。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

4、点的距离为水平射程。1.在“验证动量守恒定律”的实验中，实验装置如图所示。槽口末端在水平地面上的竖直投影为O点，实验中可供选择的碰撞小球均为直径相同的硬质小球，碰撞时都可认为是弹性碰撞。设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2。（1）为了使入射小球在碰撞后不被反弹，则应使m1m2。（填“>”“＝”或“<”）；（2）为了保证入射小球和被碰小球离开槽口后均做平抛运动，必须调整斜槽末端；（3）在（1）（2）条件的前提下，让入射小球从同一高度沿斜槽滑下，实验中将被碰小球放入槽口末端前后的落点如图中A、B、C所示，图中OA＝x1，OB＝

5、x2，OC＝x3，为验证小球碰撞前后动量守恒，实验中（填“需要”或“不需要”）测量槽口末端到水平地面的高度h。若实验中小球碰撞前后动量守恒，则应满足的关系式为m1x2＝。【答案】（1）（2）水平（3）不需要，【解析】（1）为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求ma＞mb，ra=rb3（2）要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平；（3）小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，所以不需要测量槽口末端到水平地面的高度h.要验证动量守恒定律定律，即验证：,上式两边同时乘以t得：，得：，22

6、.在“探究碰撞中的守恒量”的实验中，也可以探究“mv”这个量（对应于动能）的变化情况．42（1）若采用弓形弹片弹开滑块的方案，如图①所示，弹开后的mv的总量（填“小于、等于或大于”）2弹开前mv的总量，这是因为．22（2）若采用图②的方案，碰撞前mv的总量（填“小于、等于或大于”）碰后mv的总量，说明弹性碰撞中守恒．22（3）若采用图③的方案，碰撞前mv的总量（填“小于、等于或大于”）碰后mv的总量，说明非弹性碰撞中存在损失．【答案】（1）大于弹片的弹性势能转化为滑块的动能（2）等于机械能（3）大于机械能2【解析】在“探究碰撞中的

7、守恒量”的实验中探究“mv”这个量（对应于动能）的变化情况，方法就是通过测量滑块的速度的变化，判定能量的转化关系．（1）若采用图①弓形弹片弹开滑块的方案，开始时两个滑块都处于静止状态，弹开的过程弹片的弹性势能22转化为滑块的动能，所以弹开后的mv的总量大于弹开前mv的总量．（2）若采用图②中的方案，碰撞的过程中两个滑块只受到重力和支持力的作用，且二力大小相等方向相反，522是一对平衡力，所以碰撞的过程动量守恒，机械能守恒，碰撞前mv的总量等于碰后mv的总量．22（3）若采用图③中的方案，碰撞之后两个物体以相同的速度运动，所以碰撞前

8、mv的总量大于碰后mv的总量，非弹性碰撞中存在机械能减少．该题全面考查“探究碰撞中的守恒量”的实验，对该实验的原理、步骤即注意事项都有涉及，要注意明确能量关系的应用，明确能量转化的方向．3.某同学在“探究碰撞中的不变量”实验中，采用如图1所示的实验