实验7　验证动量守恒定律-备战2022年高考物理实验复习全能突破

实验7　验证动量守恒定律 知识体系·思维导图 考点整合·素养提升 主题1 数据处理 1.利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)滑块速度的测量:v=,式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出,也可直接测量),Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。 (2)验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。 2.利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验 (1)小车速度的测量:v=,式中Δx是纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量,Δt为小车经过Δx所用的时间,可由打点间隔算出。 (2)验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。 3.利用斜槽滚球完成一维碰撞实验(上图举例实验) 验证的表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON。 主题2 误差分析 1.系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求。 (1)碰撞是否为一维。 (2)实验是否满足动量守恒的条件,如气垫导轨是否水平,用长木板实验时是否平衡掉摩擦力,两球是否等大。 2.偶然误差:主要来自质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量。 主题3 注意事项 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验证,调整气垫导轨时,应注意利用水平仪确保导轨水平。 (2)若利用两小车相碰进行验证,要注意平衡摩擦力。 (3)若利用平抛运动规律进行验证: 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。 知识训练·能力提升 能力点一　实验原理及操作 1.实验原理 (1)将小球从同一点平抛,落地时间均相同; (2)可用小球做平抛运动的水平射程作为小球平抛运动的初速度进行实验验证。 2.实验操作步骤 (1)要用天平测量入射球m1和被碰球m2的质量。 (2)没必要测量小球m1的释放高度h及抛出点到地面的高度。 (3)保证每次都从同一位置由静止释放入射球m1。 (4)会用画最小圆的方法求小球落点的平均位置。 (5)要分清P、M、N分别对应哪个小球在何种情况下的落点。 【典例1】某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球(mA>mB)的碰撞来验证动量守恒定律,图1中PQ是斜槽,QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点。B球落点痕迹如图2所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零点与O点对齐。 (1)碰撞后B球的水平射程应为　　　　cm。  (2)在以下选项中,属于本次实验必须进行的是　　　　(填选项号)。  A.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O点的距离 B.A球与B球碰撞后,测量A球落点位置到O点的距离 C.测量A球或B球的直径 D.测量A球和B球的质量(或两球质量之比) E.测量水平槽面相对于O点的高度 (3)实验中,关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响,下列说法正确的是　　　　。  A.释放点越低,小球所受阻力越小,入射小球速度越小,误差越小 B.释放点越低,两球碰后水平位移越小,水平位移测量的相对误差越小,两球速度的测量越准确 C.释放点越高,两球相碰时,相互作用的内力越大,碰撞前后动量之差越小,误差越小 D.释放点越高,入射小球对被碰小球的作用力越大,轨道对被碰小球的阻力越小 【答案】(1)65.7　(2)ABD　(3)C 【解析】(1)如题图所示,用尽可能小的圆把小球落点圈在里面,由此可见圆心的位置是65.7 cm。 (2)小球做平抛运动时飞行时间相同,所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系。实验中要测量的数据有:两小球的质量m1、m2,三个落点到O点的距离x1、x2、x。所以应选A、B、D。 (3)入射小球的释放点越高,入射小球碰前速度越大,相碰时内力越大,阻力影响越小,可以较好地满足动量守恒的条件,有利于减小误差,C项正确。 能力点二 数据处理与误差分析 1.应用教材上的实验方案一定要注意OM、OP、ON的长度与小球质量的对应关系。 2.应用教材上的实验方案时要多次实验,用画圆的方法确定落地点。 3.应用其他实验方案时要明确实验原理,结合题意进行分析和计算。 【典例2】某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验,在小车A的前端粘有橡皮泥,设法使小车A做匀速直线运动,然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起继续做匀速直线运动,如图1所示。在小车A