(配套教参)第六章 实验八 验证动量守恒定律-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

实验八　验证动量守恒定律 一、实验基本技能 1．实验目的 验证动量守恒定律。 2．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′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒。 3．实验器材 方案一　气垫导轨、光电计时器、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。 方案二　斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。 4．实验步骤 方案一　利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示) (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)。 (4)验证：一维碰撞中的动量守恒。 方案二　利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示) (1)测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。 (2)安装：按照图中所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽末端水平。 (3)铺纸：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。 (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。如图所示。 (6)验证：连接ON，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。 (7)结束：整理好实验器材放回原处。 二、规律方法总结 1．速度的测量 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．验证的表达式 方案一　m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 方案二　m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。 3．误差分析 (1)系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等。 ①碰撞是否为一维。 ②气垫导轨是否完全水平，摆球受到空气阻力，小车受到长木板的摩擦力，入射小球的释放高度存在差异。 (2)偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量。 4．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实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。 ②若利用斜槽小球碰撞应注意 (ⅰ)斜槽末端的切线必须水平； (ⅱ)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放； (ⅲ)选质量较大的小球作为入射小球； (ⅳ)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。 考点一　教材原型实验(基础考点) 1．用如图甲所示的装置可以验证动量守恒定律。 甲　　　　　　　　　　　乙 (1)实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1 m2。(选填“大于”“等于”或“小于”) (2)(多选)图中O点是小球抛出点在地面上的投影。实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复本操作。接下来要完成的必要步骤是 。(填选项前的字母) A.用天平测量两个小球的质量m1、m2 B.测量小球m1开始释放的高度h C.测量抛出点距地面的高度H D.分别通过画最小的圆找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON (3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 (用(2)中测量的物理量表示)。 解析：(1)为防止碰撞后入射球反弹，实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1大于m2。 (2)如果碰撞过程系统动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得m1v1＝m1v2＋m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得m1v1t＝m1v2t＋m2v3t，得m1＝m1＋m2，实验需要测量：两球的质量、两球落点的水平位移，故选A、D、E。 (3)由(2)可知，实验需要验证的表达式为m1＝m1＋m2。 答案：(1)大于　(2)ADE　(3)m1＝m1＋m2 (1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 (2)斜槽小球碰撞三注意：①入射小球每次都必须从斜槽同一高度由