（江苏专用）2020版高考物理新增分大一轮复习 第十一章 动量 近代物理 实验十 验证动量守恒定律讲义（含解析）

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1、实验十　验证动量守恒定律一、实验目的1.验证一维碰撞中的动量守恒.2.探究一维弹性碰撞的特点.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′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否守恒.三、实验器材方案一　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、橡皮泥等.方案二　带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等.方案三　光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等.方案四　斜槽、大小相等、质量不同的小球两个、重垂线一条、

2、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板等.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1所示.图1(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　利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验图2(1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来.(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰，如图2所示.(4)测速度：可以测量小球被拉起的角

3、度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度.(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验.(6)验证：一维碰撞中的动量守恒.方案三　在光滑长木板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3所示.图3(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.(6

4、)验证：一维碰撞中的动量守恒.方案四　利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验(1)先用天平测出入射小球、被碰小球质量m1、m2.(2)按如图4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撞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，以确保两小球正碰后的速度方向水平.图4(3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸.(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示被碰小球碰前的位置.(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小球的所有落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞

5、前的落地点P.(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，使它们发生正碰，重复10次，从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.命题点一　教材原型实验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

6、力.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.例1　“探究碰撞中的不变量”的实验中：(1)入射小球m1＝15g，原静止的被碰小球m2＝10g，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图5甲所示，可知入射小球碰撞后的m1v1′是________kg·m/s，入射小球碰撞前的m1v1是________kg·m/s，被碰小球碰撞后的m2v2′是________kg·m/s.由此得出结论__________.图5(2)实验装置如图乙所示，本实验中，必须满足的条件是________.A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端的切线是水平的C.入射小球每次都从斜槽上的同一高度由静止释放

7、D.入射小球与被碰小球满足m1＞m2，r1＝r2(3)图乙中M、P、N分别为入射小球与被碰小球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是________.A.m1·ON＝m1·OP＋m2·OMB.m1·OP＝m1·ON＋m2·OMC.m1·OP＝m1·OM＋m2·OND.m1·OM＝m1·OP＋m2·ON答案　(1)0.0075　0.015　0.0075　碰撞过程中动量守恒　(2)BCD　(3)C解析　(1)由题图甲可知，碰撞前入射小球的速度：v1＝＝m