考点33 实验：验证动量守恒定律-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点33 实验：验证动量守恒定律 （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 实验：验证动量守恒定律 2023·辽宁甲卷·T11 2022·全国甲卷·T23 2022·天冿卷·T9 2022·重庆卷·T12 2022·浙江卷1月·T18 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：气垫导轨上滑块碰撞、斜槽末端小球碰撞等验证动量守恒定律 【备考策略】 1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同案例验证动量守恒定律. 2.知道在不同实验案例中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析． 【命题预测】 要注意验证动量守恒定律的拓展实验 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'，确定碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p'＝m1v1'＋m2v2'，验证碰撞前后动量是否守恒。 注意事项： 1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2.方案提醒 （1）若利用气垫导轨进行验证，给滑块的初速度应沿着导轨的方向。 （2）若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力。 （3）若利用平抛运动规律进行验证，安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球。 3．误差分析 (1)系统误差 ①碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。 ②碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影响是带来误差的又一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。 (2)偶然误差：测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减少偶然误差的影响。 4．注意事项 (1)保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。 (2)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意应利用水平仪确保导轨水平。 (3)利用平抛运动进行实验，斜槽末端必须水平，且小球每次从斜槽上同一位置由静止滚下；入射小球质量要大于被碰小球质量。 考向1研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1.实验操作 （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。 （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）。 2.数据处理 （1）滑块的速度：v＝，式中Δx为滑块挡光片的宽度，Δt为光电计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门的时间。 （2）验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1'＋m2v2'。 （2022·重庆·高考真题）如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。 （1）要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是 。 （2）为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做 运动。 （3）测得滑块B的质量为，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，其中①为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为 （保留2位有效数字），滑块A碰后的图线为 （选填“②”“③”“④”）。 （2023·全国·三模）在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量为，右侧滑块质量为，挡光片宽度为d，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连接两滑块让它们保持静止，如图1所示。烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为，。取向右为正方向 （1）则烧断细线前两滑块的总动量 。 （2）烧断细线后两滑块的总动量 。用题中所给字母表示 （3）用游标卡尺测量挡光片的宽度d，示数如图2所示，则 cm。 （4）若，，，，则代入上述表达式，得 。结果保留1位有效数字 （5）为了研究碰撞过程中动量是否守恒，该小组同学改进了实验装置。在两个滑块之间连了一根弹性绳，将小车放置在气垫导轨上，拉伸弹性绳到适当远的距离后静止释放。小车就在弹力的作用下相向运动，用这个较长的运动过程来模拟碰撞的短暂作用。这就解决了碰撞过程很短暂，难以捕捉和测量的难题。利用视频追踪软件Tracker进行数据处理，自动绘制小车运动过程中的动量一时间图像如图3所示。从图中我们得出的结论为 。 考向2利用两辆小车完成一维碰撞实验 1.实验操作 （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