第一章 第4讲 实验：验证动量守恒定律-【考点同步解读】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版）

第一章〉动量守恒定律儿 第4讲实验：验证动量守恒定律 高考要求学业标准·斯情分析 ·考点分布 一学科素养· 一·命题趋势· 1.知道验证动量守恒定律的实验原理和 验证动量守恒定律是力学中的重 思路.（★） 科学思维 要实验之一，命题时往往避开课本中的 2.掌握验证动量守恒定律实验中测量速 装置，独辟蹊径，变换实验装置、实验数 度的方法和处理实验数据的方法， 科学探究 据处理方法等，新颖灵活，难度中等.以 (★) 实验题为主，分值为9分左右. 考点分类考点透析·要例到析 考点1 研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 5年2考+ 第 ·核心总结， 四 ☆名师点拔， 【实验目的】 1,实验方法 验证动量守恒定律 (1)用细线将弹簧片压缩， 【实验原理】 放置于两个滑块之间，并使它 如图4-1所示，在一维碰撞（碰撞前后物体都在同一直线 们静止，然后烧断细线，弹簧片 上运动)的情况下，设两个物体的质量分别为1、2，碰撞前 弹开后落下，两个滑块随即向 的速度分别为、必，碰撞后的速度分别为、，如果速度的 相反方向运动（图4-4甲） 方向与设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值.测 出m,2,、、、,若m1十m2=m十m22,则碰撞 中动量守恒。 图4-1 【实验器材】 图44 气垫导轨（含气泵）、光电计时器、滑块（带挡光板、两个）、弹 (2)在两滑块相碰的端面 簧片（或弹簧）、细绳、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥，天平，刻度尺 上装上弹性碰撞架（图44乙）， 【实验步骤】 可以得到能量损失很小的碰撞. (1)测量：用天平测出两滑块的质量，用刻度尺测出滑块上 (3)在两个滑块的碰撞端 分别装上撞针和橡皮泥，碰撞 挡光板的宽度 时撞针插入撩皮泥中，把两个 (2)安装：安装好气垫导轨，调节导轨下面的调节旋钮，直 滑块连成一体运动（图44 29 考点同步解读〉高中物理选揉性必修第一册R」多 到水平仪中的气泡位于中央，此时导轨水平 丙)，这样可以得到能量损失 很大的碰撞， (3)实验：接通气泵的电源，向气垫导轨通入压缩空气，利 2.注意事项 用配套的光电计时装置记录滑块1和滑块2通过光电门的时 (1)气垫导轨是一种精度 间1、2，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门的时间，. 较高的现代化仪器，切忌振 (4)计算：计算两滑块各种情况下碰撞前后的速度（①改变 动、重压，严防碰伤和划伤，绝 滑块的质量：②改变滑块的初速度大小和方向). 对禁止在不通气的情况下将 (5)验证：一维碰撞中的动量守恒. 滑块在轨面上滑动。 第 ⊙考题1[2021·山西太原期末]气垫导轨是常用的一种实 (2)调整气垫导轨时要利 用水平仪，确保导轨水平 验仪器，它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块 3.数据处理 悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.现用带竖 (1)质量的测量：用天平 直挡板的气垫导轨和带有挡光片的滑块1和2验证动量守恒定 测量质量 第 律，实验装置如图42甲所示，实验步骤如下： (2)速度的测量：利用公 滑块！光电门1滑块2 光电门2 进气管 0 式知=品，式中△为滑块 (挡光片)的宽度，△为计时 调离度 游标尺 计时器 器显示的滑块（挡光片）经过 块 光电门所对应的时间 图4-2 (3)利用在滑块上增加重 a.用天平分别测出滑块1、2的质量1、m2: 物的方法改变碰撞物体的质量 b.用游标卡尺测出滑块1、2上的挡光片的宽度d1、d2: 4.拓展延仲 ℃.调整气垫导轨，使导轨处于水平状态： 显示屏 00.0 d.在滑块1、2间放入一个被压缩的轻弹簧（图中未画出），用 光电门 9900 电动卡销锁定，静止放置在两光电门之间的气垫导轨上； 光电计时器 e按下电钮，松开卡销，记录滑块1通过光电门1的挡光时 间（以及滑块2通过光电门2的挡光时间t2 图45 (1)实验中测量的挡光片的宽度山如图4-2乙所示，则山= 光电计时器也是一种研 mm 究物体运动情况的常用计时 (2)滑块到达光电门2时的速度大小为 (用对应物 仪器，其结构如图4-5所示， 理量的符号表示) a、b分别是光电门的激光发射 (3)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式 和接收装置，当有物体从a、b 问通过时，光电计时器就可以 为 (用对应的物理量的符号表示) 显示物体的挡光时间 解顺(1)由图4-2乙游标卡尺可知，其示数 d=0mm+5×0.1mm=0.5mm. (2)滑块经过光电门1,2时的速度=山， 30 第一章〉动量守恒定律儿 (3)系统动量守恒，由动量守恒定律得m1一m22=0, 整理得m dt 答案3(1)0.5. 24. m告 (3mt4 ⊙变式1某实验小组采用如图4-3所示的实验装置做 “验证动量守恒定律”的实验.在水平桌面上放置气垫导轨，导轨 上安装光电计时