选择性必修 实验一 验证动量守恒定律-2022高考理化生必备实验图表（必修+选择性必修）

高中理化生必备实验图表 GAOZHONG LIHUASHENG BIBEI SHIYAN TUBIAO 实验一 验证动量守恒定律 选择性必修 实 验 目 的 验证动量守恒定律 。 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＝m 1 v 1 ＋m 2 v 2 及碰撞后的 动量 p′＝m 1 v 1 ′＋m 2 v 2 ′ ， 看碰撞前后动量是否相等 。 实 验 器 材 斜槽 、 重锤 、 两大小相等的小球 、 白纸 、 复写纸 、 天平 、 游标卡尺 、 直尺 、 圆规 。 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 。 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 。 最后代入 m 1 · OP＝m 1 · OM＋m 2 · ON ， 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 ： 在实验误差允许的范围内 ， 碰撞系统的动量守恒 。 要点提示 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. 要保证对心碰撞 。 5. 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 。 6. 小球的诸多落点要用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面 ， 该小圆的圆心即为小球的平均落点 。 甲 乙 图 1 O M NP 入射小球 被撞小球 白纸 复写纸 38 物 理 直击高考 （ 2020 · 高考理综新课标 Ⅰ 卷 ） 某同学用如图所示的实验装置验证动量定理 ， 所用器材包括 ： 气垫导 轨 、 滑块 （ 上方安装有宽度为 d 的遮光片 ）、 两个与计算机相连接的光电门 、 砝码盘和砝码等 。 实验步骤如下 ： （ 1 ） 开动气泵 ， 调节气垫导轨 ， 轻推滑块 ， 当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间 时 ， 可认为气垫导轨水平 ； （ 2 ） 用天平测砝码与砝码盘的总质量 m 1 、 滑块 （ 含遮光片 ） 的质量 m 2 ； （ 3 ） 用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接 ， 并让细线水平拉动滑块 ； （ 4 ） 令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动 ， 和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过 A 、 B 两处的光电门的遮光时间 Δt 1 、 Δt 2 及遮光片从 A 运动到 B 所用的时间 t 12 ； （ 5 ） 在遮光片随滑块从 A 运动到 B 的过程中 ， 如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力 ， 拉 力冲量的大小 I= ， 滑块动量改变量的大小 Δp= ； （ 用题中给出的物理量及重力加速度 g 表示 ） （ 6 ） 某次测量得到的一组数据为 ： d=1.000 cm ， m 1 =1.50×10 -2 kg ， m 2 =0.400 kg ， Δt 1 =3.900×10 -2 s ， Δt 2 = 1.270×10 -2 s ， t 12 =1.50 s ， 取 g=9.80 m/s 2 。 计算可得 I= N · s ， Δp= kg · m · s -1 ； （ 结果均保留 3 位有效数字 ） （ 7 ） 定义 δ= I-Δp I ×100% ， 本次实验 δ= % （ 保留 1 位有效数字 ）。 解析： （1） 当经过 A、 B 两个光电门时间相等时， 速度相等， 此时由于阻力很小， 可以认为导轨是 水平的 。 （ 5 ） 由 I=Ft ， 知 I=m 1 gt 12 由 Δp=mv 2 -mv 1 知 Δp=m 2 · d Δt 2 -m 2 · d Δt 1 =m 2 d Δt 2 - d Δt 1 1 " （ 6 ） 代入数值得冲量 I=m 1 gt 12 =1.5×10 -2 ×9.8×1.5 N · s=0.221 N · s 动量改变量 Δp=m 2 d Δt 2 - d Δt 1 1 " =0.212 kg · m · s -1 （ 7 ）