2024届高考物理三轮复习讲义：实验7 验证动量守恒定律

实验7 验证动量守恒定律 一、实验方案1研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1.1、实验装置图 1.2、实验器材 气垫导轨、数字计时器、天平、滑块（两个）、重物、弹簧片、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、刻度尺等。 1.3、实验步骤 1、用天平测出滑块质量 2、使用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度Δx 3、按照上图正确安装好气垫导轨 4、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、后的遮光时间 1.4、数据处理 1、利用求出滑块的速度 2、验证的表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 1.5 创新实验 1、选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开。 2、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，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体。 3、在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。 二、实验方案2 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 2.1、实验装置图 2.2、实验器材 斜槽、两个小球（质量不等、大小相同）、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线、刻度尺 2.3、实验步骤 1、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、如图所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平。 3、白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺好，记下铅垂线所指的位置O。 4、不放被碰小球，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、把被碰小球放在斜槽末端，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，标出碰后人射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。 6、连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表格中，最后代入m1·OP=m1·OM+m2·ON，看在误差允许的范围内等式是否成立。 2.4、数据处理 验证的表达式：m1·OP=m1·OM+m2·ON。 三、注意事项 1、实验要求：两物体碰撞前后应保证“水平”和“一维碰撞”。 2、若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨水平。 3、若利用平抛运动规律进行验证，则需要保证： 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同一高度由静止释放； ③必须选取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。 四、误差分析 1、系统误差：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒，小球每次从同一点滚下，但运动过程中的受力情况不完全相同，摩擦力做功有偏差，造成入射小球的初速度不完全相同。 2、偶然误差：测量、研究斜槽末端小球碰撞时画圆、读数造成的。 五、高频考点判断（下列关于“验证动量守恒定律”的实验对的打“√”，错的打“×”） 方案1研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1、在实验前，必须把长木板的一端垫高，使小车能拖着纸带匀速下行（ ） 2、两辆小车的质量必须相等（ ） 3、两辆小车碰撞后必须保证两辆小车以共同速度一起运动（ ） 方案2 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 1、某次实验发现动量不守恒，则可能由于斜槽轨道粗糙引起的（ ） 2、入射球与靶球二者的直径必须相同。（ ） 3、在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放。（ ） 4、安装轨道时，轨道末端必须水平。（ ） 5、需要使用的测量仪器有天平、刻度尺、秒表。（ ） 六、典型例题 【例题1】（2022年1月·浙江选考）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。 （1）实验应进行的操作有_______。 A．测量滑轨的长度 B．测量小车的长度和高度 C．碰撞前将滑轨调成水平 （2）下表是某次实验时测得的数据： A的质量 B的质量 碰撞前A的速度大小 碰撞后A的速度大小 碰撞后B的速度大小 0.200 0.300 1.010 0.200 0.800 由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是_______kg·m/s。（结果保留3位有效数字）  【例题2】（2024年4月·浙江9+1联盟）某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。 （1）用天平测得滑块A、B（均包括挡光片）的质量分别为m1、m2； （2）两挡光片的宽度相同； （3）接通充气泵电源后，导轨左侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门