(配套教参)第八章 动量-【精彩三年·高考尖峰】2024高考总复习物理一轮复习基础拓展训练教师用书word+课件PPT（浙江专用）

实验10　验证动量守恒定律 (见学生用书P163) 一、实验原理 二、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)若利用摆球进行实验，两小球由静止释放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。 (3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力。 (4)若利用斜槽小球碰撞进行实验应注意 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同一高度由静止释放。 ③选质量较大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。 类型一　实验原理与实验操作 1．前提条件 碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 2．探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。 　 例题2023·遂昌中学模拟用下图所示的装置来验证动量守恒定律，结合装置图回答下列问题。 (1)按装置图安装实验仪器，通过水平调节螺钉使斜槽末端__水平__，钢球放在上面能保持静止状态。 (2)为使碰撞后入射球速度方向不变，入射球的质量m1与大小相同的靶球的质量m2要满足m1__>__(填“>”“＝”或“<”)m2。 (3)每次都要控制入射球从同一高度自由滚下，用重垂线在白纸上分别标注斜槽的水平端口和靶球的初位置(支球柱)在白纸上的投影点O、O′，用刻度尺测出入射球两次落地点P、M与O的距离s和s1，靶球落地碰撞点N与O′的距离s2。 (4)若方程式__m1s＝m1s1＋m2s2__(用m1、m2、s、s1、s2来表示)成立，可验证碰撞中的动量守恒；若方程式__s＋s1＝s2__(用s、s1、s2来表示)成立，说明两小球发生了弹性碰撞。 【解析】 (1)按装置图安装实验仪器，通过水平调节螺钉使斜槽末端水平，钢球放在上面能保持静止状态。 (2)为使碰撞后入射球速度方向不变，即防止入射球碰后反弹，入射球的质量m1与大小相同的靶球的质量m2要满足m1>m2。 (4)入射球单独做平抛运动的初速度(碰前的速度)为v0＝，碰撞后入射球平抛运动的初速度为v1＝，靶球平抛运动的初速度为v2＝，若碰撞中的动量守恒，则有m1v0＝m1v1＋m2v2，将各表达式代入可得m1s＝m1s1＋m2s2；若两小球发生了弹性碰撞，则有动量守恒、动能守恒，可得m1v0＝m1v1＋m2v2、m1v＝m1v＋m2v，解得v0＋v1＝v2，可得s＋s1＝s2。 类型二　数据处理 1．数据处理 本实验运用转换法，即将测量小球做平抛运动的初速度转换成测平抛运动的水平位移。由于本实验仅限于研究系统在碰撞前后动量的关系，所以各物理量的单位不必统一使用国际单位制的单位。 2．误差分析 (1)系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求，即： ①碰撞是否为一维碰撞。 ②实验是否满足动量守恒的条件。如斜槽末端切线方向是否水平，两碰撞球是否大小相同。 (2)偶然误差：主要来源于质量和速度(位移)的测量。 3．改进措施 (1)设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件。 (2)采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差。 例题如图所示，用碰撞实验器可以研究两个刚性小球在水平轨道上碰撞前后的动量关系。实验时先让质量为m1的小球1从斜槽上某一固定位置Q由静止开始释放，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的P点。再把质量为m2的小球2放在水平轨道末端，让小球1仍从位置Q由静止释放，两小球碰撞后从轨道末端水平抛出，小球2落到位于水平地面的N点，小球1落到位于水平地面的M点。则碰撞前的动量可表示为m1·，碰撞后的动量可表示为m1·＋m2·。 (1)本实验中刚性小球1的质量m1与刚性小球2的质量m2应满足的关系是__m1>m2__。 (2)若实验中换用不同材质的小球，其他条件不变，可以改变小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的落点分布是__B__。 A． B． C． 【解析】 (1)为了保证入射球碰后不反弹，本实验中刚性小球1的质量m1与刚性小球2的质量m2应满足的关系是m1>m2。 (2)该实验要验证的表达式为m1·＝m1·＋m2·，将上述式子变形得 ＝，由于m1＞m2，则 >1，图A中<1，故A错误；因为碰撞过程应该还满足m1·2≥m1·2＋m2·2、m1·＝m1·＋m2·，联立可得＋≥，图B中＝>1，且＋＝15>＝7，故B正确；图C中＝＝>1，但＋＝14<＝22，不符合能量守恒定律，故C错误。 类型三　同类实验拓展与创新 验证动量守恒定律的方法很多，可以用气垫导轨，还可以用等长悬线悬挂等大的小球完成，用斜槽验证动量守恒定律是本实验主要的考查方式。随着该部分由选考改为必考，相应出现了一些创新性实验。 创新 角度 实验