第6章 实验8 验证动量守恒定律-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 新教材 新高考）

实验八　验证动量守恒定律 授课提示：对应学生用书第160页 1．实验目的 (1)掌握动量守恒的条件。 (2)验证碰撞中的动量守恒。 2．实验思路 (1)物理量的测量 确定研究对象，明确所需测量的物理量和实验器材，测量物体的质量和两个物体发生碰撞前后各自的速度。 (2)数据分析 选定实验方案，设计实验数据记录表格，测出并记录物体的质量和发生碰撞前后各自的速度，计算碰撞前后的总动量，代入公式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′进行验证。 (3)实验方案 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时动量守恒。 实验装置如图所示。 ①质量的测量：用天平测量质量。 ②速度的测量：利用公式v＝计算，式中Δx为挡光片的宽度，Δt为计时器显示的挡光片经过光电门所对应的时间。 ③利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。 ④实验方法 a．用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动(如图甲所示)。 b．在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(如图乙所示)，可以得到能量损失很小的碰撞。 c．在两个滑块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，两个滑块连成一体运动(如图丙所示)，这样可以得到能量损失很大的碰撞。 ⑤器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光片)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平。 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时动量守恒。 如图甲所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽末端的另一质量较小的球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。 　 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。如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只需测出两小球的质量m1、m2和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′。若在实验误差允许的范围内m1s1与m1s1′＋m2s2′相等，就验证了两个小球碰撞前后的不变量。 ③让小球从斜槽的不同高度处开始滚动，进行多次实验。 ④器材：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、铅垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规。 3．实验步骤 不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： (1)用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 (2)安装实验装置。 (3)使物体发生碰撞。 (4)测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度，填入预先设计好的表格中。 (5)改变碰撞条件，重复步骤(3)(4)。 (6)进行数据处理，通过分析比较，验证动量守恒定律。 (7)整理器材，结束实验。 1．数据处理 为了验证动量守恒定律，将实验中测得的物理量填入如下表格。 m1＝________；m2＝________ 碰撞前 碰撞后 速度 v1 v2 v1′ v2′ mv m1v1＋m2v2 m1v1′＋m2v2′ ________ ________ (1)方法：将m1、m2及表格中的v1、v2、v1′和v2′等数据代入m1v1＋m2v2和m1v1′＋m2v2′进行验证。 (2)结论：在实验误差允许的范围内，m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′即可验证动量守恒定律。 2．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。 3．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。 授课提示：对应学生用书第161页 命题点一　教材原型实验 角度1　实验原理与操作 典例1　用如图所示的装置可以验证动量守恒定律。 (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________(选填“大于”“等于”或“小于”) m2。 (2)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位置由静止释放，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末端，再将入射小球m1从斜