复习专题二十 实验：验证动量守恒定律-【精剖细解】2023年新高二物理暑假新思路分段讲义（全国通用）

复习专题二十 实验：验证动量守恒定律 ——精剖细解细复习讲义 知识点1：实验：验证动量守恒定律 【实验目的】 掌握动量守恒的条件； 验证一维碰撞中的动量守恒； 掌握实验数据的处理方法。 【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′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒。 【实验器材】 方法一：利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验 光滑长木板、小车(两个)、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥等。 方法二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、白纸、复写纸、天平、刻度尺、三角板等。 方法三：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 气垫导轨、光电（数字）计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。 【实验步骤】 利用气垫导轨完成一维碰撞实验，实验步骤如下： ①测质量：用天平测出滑块质量； ②安装：正确安装好气垫导轨，如下图所示： ③实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)； ④验证：一维碰撞中的动量守恒。 利用斜槽滚球完成一维碰撞实验，实验步骤如下： ①测质量：用天平测出两小球的质量，质量分别为m1、m2，并选定质量大的小球为入射小球； ②安装：按照如图甲所示安装实验装置，使槽的末端切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，如下图所示： ③铺纸：在地面上铺一张白纸，上面铺放复写纸且在适当位置铺放好．记下铅垂线所指的位置O，它表示入射小球m1碰前的位置； ④放球找点：不放被撞小球，每次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所有的小球落点圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置； ⑤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(同步骤4中的高度)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； ⑥验证：连接ON，取OO′＝2r，O′就是被碰小球碰撞时的球心投影位置(用刻度尺和三角板测小球直径2r)； ⑦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； ⑧整理：将实验器材放回原处。 利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验，实验步骤如下： 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，如下图所示： ③实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一个整体运动； ④测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v＝算出速度； ⑤改变条件：改变碰撞条件，重复实验。 【实验数据处理】 方法 速度测量 验证表达式 利用气垫导轨完成一维碰撞实验 v＝，式中Δx为滑块挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 利用斜槽滚球完成一维碰撞实验 速度的测量转化为长度的测量，测量线段OP、OM、ON的长度。 m1·OP＝m1·OM＋m2·ON 利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验 v＝，式中Δx是纸带上两计数点间的距离，Δt为小车经过Δx的时间。 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 【误差分析】 系统误差：来源于装置本身（碰撞是否为一维；气垫导轨是否水平，用长木板实验时是否平衡掉摩擦力，两球是否等大等） 偶然误差：来源于质量m1、m2和碰撞前后速度的测量，水平射程的测量。 【注意事项】 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。 利用长木板上两车碰撞进行验证，要注意平衡摩擦力。 利用斜槽滚球进行验证： 斜槽末端的切线必须水平； 调节小支柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度上 入射球质量应大于被碰球的质量； 入射小球每次必须从斜槽同一高度由静止释放； 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； 小支柱与槽口的距离等于小球直径； 实验过程中，实验桌、斜槽、记录纸的位置要始终保持不变。 验证动量守恒定律 单选题 1．在做验证动量守恒定律实验时，入射球a的质量为，被碰球b的质量为，小球的半径为r，各小球的落点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是（　　） A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球 B．让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射球从斜槽上不同的位置滚下 C．要验证的表达式是 D．要验