专题实验7　验证动量守恒定律-备战2023年高考物理实验专题突破

备战2023年高考物理实验专题突破 实验07 验证动量守恒定律 思维突破 原型突破 重点讲析 1．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次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。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1所示。 2．验证：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m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立。 注意事项 (1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 (2)选质量较大的小球作为入射小球，即m入＞m被碰。 (3)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。 误差分析 (1)主要来源于质量m1、m2的测量。 (2)小球落点的确定。 (3)小球水平位移的测量。 三.验证动量守恒定律常考方案 方案一 方案二 方案三 方案四 利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞 在粗糙斜面上两车碰撞完成一维碰撞 利用气垫导轨完成一维碰撞 利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞 根据平抛测速度 纸带测速度 光电门测速度 机械能守恒测速度 m1·＝m1·＋m2· m1·v0＝（m1＋m2）v1 m1·v0=m1·v1＋m2·v2 m1·v0＝m1·v1＋m2·v2 【例1】如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 (1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。 A．小球开始释放高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程 (2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。 接下来要完成的必要步骤是__________。(填选项前的符号) A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON (3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______________________[用(2)中测量的量表示]。 【答案】　(1)C　(2)ADE　(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP 【解析】　(1)小球离开轨道后做平抛运动，由H＝gt2知t＝，即小球的下落时间一定，则初速度v＝可用平抛运动的水平射程来表示，选项C正确。 (2)本实验要验证的是m1·OM＋m2·ON＝m1·OP，因此要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程OM和ON，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，没有必要测量小球m1开始释放的高度h和抛出点距地面的高度H。故应完成的步骤是ADE。 (3)若动量守恒，应有m1v1＋m2v2＝m1v0(v0是m1单独下落离开轨道时的速度，v1、v2是两球碰后m1、m2离开轨道时的速度)，又v＝，则有m1·＋m2·＝m1·，即m1·OM＋m2·ON＝m1·OP。 创新突破 重点讲析 创新角度 实验装置图 创新解读 实验原理 的创新 1.利用斜面上的平抛运动获得两球碰后的速度． 2．利用对比性实验，体现了实验的多样性和创新性. 实验器材 的创新 1.利用气垫导轨代替长木板，利用光电门代替打点计时器，提高实验的精确度． 2．利用相对误差评价实验结果. 1.利用铝质导轨研究完全非弹性碰撞． 2．利用闪光照相机记录立方体滑块碰撞前后的运动规律，从而确定滑块碰撞前后的速度. 实验过程 的创新 1.用压缩弹簧的方式使两滑块获得速度，可使两滑块的合动量为零． 2．利用v＝的方式获得滑块弹离时的速度． 3．根据能量守恒定律测定弹簧的弹性势能. 【例2】为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量相差比较大的小球，按下述步骤做了实验： ①用天平测出两小球的质量(分别为m1和m2，且m1>m2)。 ②按图示安装好实验器材，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端。 ③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。 ④将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记下小球m1和m2在斜面上的落点位置。 ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点是