实验七 验证动量守恒定律-【全攻略】备战2024年高考物理一轮重难点复习

实验七： 验证动量守恒定律 方案一 1．实验思路及基本操作 (1)装置图与思路 ①两个滑块碰撞前沿同一条直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动． ②物理量的测量：测量质量、速度． (2)操作要领 ①用天平测量两滑块质量m1、m2. ②调整导轨使之处于水平状态，并使光电计时器系统正常工作． ③记录光电门挡光片的宽度Δx以及光电计时器显示的挡光时间Δt. 2．数据处理及分析 (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)在实验误差允许的范围内验证表达式m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2是否成立． 方案二 1．装置图与思路 ①让入射球A从同一位置C释放 ②测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离lOP， ③再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离lOM、lON. (2)操作要领 ①用天平测出两球的质量． ②斜槽末端切线必须沿水平方向． ③入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放． ④白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下重垂线所指的位置O. ⑤用小球平抛的水平位移替代速度，用刻度尺量出O到所找圆心的距离． ⑥改变C点位置：重复上述实验． 2．数据处理及分析 (1)碰撞找点：把被碰小球B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．标出碰撞前、后入射小球A落点的平均位置P、M和被碰小球B落点的平均位置N.如图1所示． (2)验证：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． 知识一：教材原型实验 【例1】某同学用如图所示的实验装置来研究动量守恒定律，光电门1、2固定在气垫导轨上，质量分别为和m（含遮光片）的两滑块A、B从光电门1、2的外侧匀速相向运动，在两个光电门之间某位置发生碰撞并粘在一起继续运动，运动到气垫导轨一端时立刻被锁定。 （1）在调节装置时，启动充气机，在气垫导轨上轻推一个滑块，要求滑块通过两光电门时的挡光时间相等，其目的是 。 （2）实验中光电门1记录挡光时间为，光电门2记录三次挡光时间均为，遮光片的宽度均为d。如果同学得到 表达式（用题中已知的物理量表示），就说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒。 【例2】某同学用两小球的碰撞验证动量守恒定律，所用装置如图所示。 （1）实验中需要注意的事项，下列说法不正确的是 。 A．入射小球质量要大于被碰小球的质量，且半径相等 B．需要测出小球抛出点距地面的高度H C．斜槽轨道末端应该保持水平，不用尽可能光滑 D．为完成此实验，天平和刻度尺是必需的测量工具 （2）放置被碰小球前、后，入射小球的落点位置分别为图中的 和 。 （3）需要测出每次实验过程小球做平抛运动的水平射程，分别记为、、 若得到关系式 成立，则可证明在误差充许的范围内可验证碰撞中的动量守恒；若关系式 成立，说明两小球发生了弹性碰撞。（均用、、、、来表示） 知识二：创新型实验 【例1】实验小组采用如图所示的装置进行了弹性碰撞的实验验证。 a.在木板表面先后钉上白纸和复印纸，并将木板紧贴槽口竖直放置，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； b.将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上留下痕迹； c.把半径相同的小球B（质量小于小球A）静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点C由静止释放，与小球B相碰后，两球撞在木板上留下痕迹； d.M、P、N三点为球撞到木板上留下的痕迹，用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为。 已知放小球B之前，小球A落在图中的P点，则小球A和B发生碰撞后，球A的落点是图中的 点，球B的落点是图中的 点。若两球发生的是弹性碰撞，应满足的表达式为 。 【例2】某同学利用如图装置验证碰撞中的动量守恒定律，装置中桌面水平，一端固定了一弹簧枪，斜面紧贴桌面，且斜面的最高点恰好与桌面相平，该同学选了两个体积相同的钢质小球，实验步骤如下： ①用天平测出两小球的质量分别为m1和m2； ②先不放小球m2，把小球m1装入固定好的弹簧枪后释放，记下小球在斜面上的落点位置，小球每次放入弹簧枪中弹簧的压缩量均相同； ③将小球m2放在斜面最高点处，把小球m1装入固定好的弹簧枪后释放，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，小球碰撞视为弹性碰撞； ④用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜面最高点的距离，图中A、B、C点是该同学记下小球在斜面的落点位置，到斜面最