精品解析：7.6 实验 验证动量守恒定律（讲）-2024届高考物理一轮复习

第七章 动量守恒定律 实验 验证动量守恒定律 一、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，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、后动量是否相等。 二、实验方案及实验过程 案例一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1.实验器材 气垫导轨、数字计时器、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。 2.实验过程 （1）测质量：用天平测出滑块的质量。 （2）安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。 （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。 （4）改变条件，重复实验： ①改变滑块的质量； ②改变滑块的初速度大小和方向。 （5）验证：一维碰撞中的动量守恒。 3数据处理 （1）滑块速度的测量：v＝，式中Δx为滑块上挡光片的宽度（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：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 案例二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 1.实验器材 斜槽、小球（两个）、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等。 2.实验过程 （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：按照如图甲所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。 （3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下铅垂线所指的位置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（同步骤（4）中的高度）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，如图乙所示 。 （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）整理：将实验器材放回原处。 3.数据处理 验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。 三、注意事项 1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2.案例提醒 （1）若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨________。 （2）若利用平抛运动规律进行验证： ①斜槽末端的切线必须水平； ②入射小球每次都必须从斜槽____________由静止释放； ③选质量较________的小球作为入射小球； ④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 典例精析 变式巩固 1. 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下： 步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置； 步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。 ①对于上述实验操作，下列说法正确的是________； A．小球1每次必须在斜槽上相同的位置从静止滚下 B．小球1可以在斜槽上不同的位置从静止滚下 C．斜槽轨道末端必须水平 D．斜槽轨道必须光滑 ②若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则_________； A．， B．， C．， D．， ③上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有_______； A．A、B两点间的高度差h1 B．B点离地面的高度 C．小球1和小球2的质量、m2 D．小球1和小球2的半径、 ④当所测物理量满足表达式______________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。 2. 用如图甲所示装置研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 （1）关于本实验，下列说法中正确的是__________。 A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B.轨道倾斜部分必须光滑 C.轨道末端必须水平 （2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上的位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落点的位