江苏专版2019年高考物理总复习第61讲实验十三验证动量守恒定律讲义

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1、第61讲　实验十三验证动量守恒定律考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求实验、探究：验证动量守恒定律弱项清单不熟悉三种案例的原理，小车速度的计算，辨别不出纸带上哪段是碰前，哪段是碰后.实验储备一、实验目的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　验证动量守恒定律二、实验原理在一维碰撞中，测出两物体的质量m1、m2和碰撞前后物体的速度v1、v2和v1′、v2′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，从而验证两物体在碰撞前后的动量是否守恒．三、实验器材及实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验1．器材

2、：气垫导轨(含弹性碰撞架)、气泵、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、撞针、橡皮泥．2．步骤(1)测质量：用天平测出附加不同重物的两滑块质量．(2)测量宽度：用直尺测量遮光片的宽度．(3)安装：正确安装好气垫导轨．接通气泵电源，放一滑块，调节气垫导轨的高度，当滑块可以在导轨上做往复的________直线运动时，我们可以认为导轨已调整到水平状态．(4)实验：放上滑块，利用光电门测出两滑块不同情景下碰撞前、后的遮光片通过光电门的时间．改变滑块的质量和改变滑块的初速度大小和方向，可以多次测量．有以下几种情景：①两滑块间最初用细绳连接，中间夹

3、有弹簧片．当剪断细绳后，两滑块在弹簧片的作用下向气垫导轨两侧运动，分别通过两侧的光电门．需要记录____________．②两带有弹性碰撞装置的滑块分别通过光电门，向气垫导轨中间位置运动，在两光电门之间弹性碰撞后分开．测出再次通过光电门的时间．③滑块一端安装撞针、另一滑块一端安装橡皮泥．最初将安装橡皮泥的滑块放在两光电门之间，另一滑块放在光电门外侧．让安装撞针的滑块匀速通过光电门和滑块相碰．碰后一起通过另一光电门．(5)验证：通过测量数据，验证一维碰撞中的动量守恒．方案二：利用等长悬线悬挂大小相等的小球完成一维碰撞实验1．器材：带细线的摆球(两套)、

4、铁架台、天平、量角器、胶布等．2．步骤(1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装：把两个大小相等的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．(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，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：改变小球的质量、用贴胶布改变小球的碰后状态等方法，重复实验．(6)验证：一维碰撞中的动量守恒．方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验1．器材：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．2．步骤(

5、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．(3)实验：接通电源，让装有撞针的小车向安装橡皮泥的小车运动，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，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计算出碰前、碰后的速度．(5)改变条件：改变小车的质量、初速度等条件、重复实验．(6)验证：一维碰撞中的动量守恒．四、数据处理1．速度的测量方案一：滑块速度的确定：v＝，式中Δx为滑块上遮光片的宽度，Δt为光电门计时器显示的遮光片经过光电

6、门的时间．方案二：摆球速度的确定：v＝，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度，h可由量角器和摆长计算出．方案三：小车速度的测量：v＝，式中Δx是小车匀速运动时，纸带上两计数点间的距离，Δt为小车经过Δx的时间(可由打点间隔算出)．2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.五、误差分析1．系统误差主要来源于装置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否为一维碰撞．即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．(2)实验是否满足动量守恒的条件：如气垫导轨是否水平，两摆球是否对心碰撞，用长木板做实验时是否平衡掉摩擦力．2

7、．偶然误差主要来源于质量m、时间Δt、位移Δx、高度h的测量．六、探究结论寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变．技能优化　　【典型例题1】　某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　甲乙(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导

8、轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带