主题1 动量与动量守恒定律-【知识手册】高中物理全册必背章节知识清单（人教版2019）

主题1动量与动量守恒定律 1　实验：探究碰撞中的不变量 一、实验原理 1.一维碰撞 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动.这种碰撞叫做一维碰撞. 2.实验的基本思路：寻求不变量 在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度的方向与我们设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值.探究以下关系式是否成立： (1)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′； (2)m1v12＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2； (3)＋＝＋. 二、实验方案设计 方案1：利用气垫导轨结合光电门的实验探究 (1)质量的测量：用天平测量. (2)速度的测量：v＝，式中的Δx为滑块上挡光板的宽度，Δt为数字计时显示器显示的滑块上的挡光板经过光电门的时间. (3)碰撞情景的实现：如图1所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量. 图1 (4)器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光板)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平. 方案2：利用摆球结合机械能守恒定律的实验探究 (1)所需测量量：悬点至球心的距离l，摆球被拉起(或被碰后)的角度θ，摆球质量m(两摆球质量可相等，也可不相等). (2)速度的计算：v＝. (3)碰撞情景的实现：如图2所示，用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失. 图2 (4)器材：带细线的摆球(两套)、铁架台、量角器、坐标纸、胶布、天平. 方案3：利用“光滑”水平面结合打点计时器的实验探究 (1)所需测量量：纸带上两计数点间的距离Δx，小车经过Δx所用的时间Δt，小车质量m. (2)速度的计算：v＝. (3)碰撞情景的实现：如图3所示，A运动，B静止，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体. 图3 (4)器材：长木板、小木块、打点计时器、纸带、刻度尺、小车(两个)、撞针、橡皮泥、天平. 三、实验步骤 不论哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： (1)用天平测出相关质量. (2)安装实验装置. (3)使物体发生一维碰撞，测量或读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格. (4)改变碰撞条件，重复实验. (5)通过对数据的分析处理，找出碰撞中的不变量. (6)整理器材，结束实验. 四、数据处理 将实验中测得的物理量填入下表，物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反时需要注意正负号. 碰撞前 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2 速度 v1 v2 v1′ v2′ mv m1v1＋m2v2 m1v1′＋m2v2′ mv2 m1v12＋m2v22 m1v1′2＋m2v2′2 ＋ ＋ 其他 猜想 … … 通过研究以上实验数据，找到碰撞前后的“不变量”. 五、利用斜槽滚下的小球结合平抛运动进行实验探究 1.实验原理与操作 如图6甲所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽水平末端的另一质量较小的同样大小的小球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动. 图6 (1)质量的测量：用天平测量质量. (2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等，如果以用小球的飞行时间为单位时间，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度，只要测出不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s1′和s2′，就可以表示出碰撞前后小球的速度. (3)碰撞情景的实现：①不放被碰小球，让入射小球m1从斜槽上某一位置由静止滚下，记录平抛的水平位移s1. ②在斜槽水平末端放上被碰小球m2，让m1从斜槽同一位置由静止滚下，记下两小球离开斜槽做平抛运动的水平位移s1′、s2′. ③探究m1s1与m1s1′＋m2s2′在误差允许范围内是否相等. (4)器材：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、重垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规. 2.实验注意事项： (1)入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1>m2). (2)入射小球半径等于被碰小球半径. (3)入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滚下. (4)斜槽末端的切线方向水平. (5)为了减小误差，需要求不放被碰小球及放被碰小球时小球落点的平均位置.为此，需要让入射小球从同一高度多次滚下，进行多次实验. 2　动量和动量定理 一、动量 1.动量 (1)定义：物体的质量和速度的乘积. (2)公式：p＝mv，单位：kg·m/s. (3)动量的矢量性：动量是