2025届高三物理一轮复习导学案：25 验证动量守恒定律

导学案 25 高三物理备课组 编制人：田甜 审核人：田福英 使用时间：2024.11.01 1 验证动量守恒定律 课程标准：通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点 实验目的： 1．会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小。 2．验证在系统不受外力的作用时，系统内物体相互作用时总动量守恒。 实验原理： 在一维碰撞中，测出物体的 和碰撞前后物体的 ，确定碰撞前的动量 p＝m1v1＋m2v2及 碰撞后的动量 p'＝m1v1'＋m2v2'，验证碰撞前后动量是否守恒。 实验器材： 1、测质量： 2、测速度： 、 、 、 方案一、平抛运动测速度 【典例 1】 如图 1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。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投 影点，实验时，先让入射小球 m1多次从斜轨上 S位置 由静止释放，找到其落地点的平均位置 P，测量平抛水 平射程 OP。然后把被碰小球 m2静置于水平轨道的末端，再将入射小球 m1从斜轨上 S位置由静止释放， 与小球 m2相撞，多次重复实验，找到两小球落地的平均位置 M、N。 （1）图 2是小球 m2的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为 cm。 （2）下列器材选取或实验操作符合实验要求的是 。 A.可选用半径不同的两小球 B.选用两球的质量应满足 m1＞m2 C.小球 m1每次必须从斜轨同一位置释放 D.需用秒表测定小球在空中飞行的时间 （3）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为 m1、m2，三个落点的平均位置与 O点的距离分别为 OM、 OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，即验证了碰撞前后两小球组成的系统 动量守恒；若满足关系式 ，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒；若满足 关系式 ，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒（用测量的物理量表示）。 总结：1．实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、刻度尺、重垂线等。 2、测速度方法：用平抛运动 表示碰前碰后的速度。 3、注意事项 (1)为保证碰撞后小球做 ，①斜槽末端必须 ，②两小球半径 r1 r2。 (2)入射小球每次都必须从斜槽 释放。斜槽 光滑。 (3)为保证 m1不反弹，m1 m2。原因： 。 (4)白纸在 ，复写纸在 。 (5)本实验 测量时间。 (6)确定落点位置：用圆规画 把所有的小球落点圈在里面。圆心就是小球落点的平均位置。 方案二、光电计时器测速度 如图 1所示，某课外探究小 组利用气垫导轨做“验证动量 守恒定律”实验。滑块 A和滑 块 B的质量（包括遮光条） 分别为： 1 150.0gm  、 2 200.0gm  。实验中弹射装置每次给滑块 A的初速度均相同，滑块 B初始处于静 止状态。滑块 A的遮光条两次通过光电门 1的挡光时间分别为 1Δt 、 3Δt ，滑块 B的遮光条通过光电门 2 的挡光时间为 2Δt 。 （1）打开气泵，先取走滑块 B，待气流稳定后将滑块 A从气垫导轨右侧弹出，测得光电门 1的时间大于 光电门 2的时间，为使实验结果准确，后续的操作是( ) A．调高右侧底座旋钮 B．调高左侧底座旋钮 C．将光电门 1向左侧移动 D．将光电门 2向右侧移动 （2）如图 2所示，用游标卡尺测量遮光条的宽度 d，其读数为 mm； （3）滑块 A、B上的遮光条宽度相同，则验证动量守恒的表达式为： （用 1m 、 2m 、 1Δt 、 2Δt 、 3Δt 表示）； （4）小明同学改变实验设计继续验证动量守恒定律，他在滑块 B的右端加上橡皮泥，两滑块每次相碰后 导学案 25 高三物理备课组 编制人：田甜 审核人：田福英 使用时间：2024.11.01 2 会粘在一起运动。多次改变滑块 B的质量 2m ，记录下滑块 B的遮光条每次通过光电门的挡光时间 2t ， 在方格纸上作出 2 2Δm t 图像 ； 2 / gm 200 210 220 230 240 3 2Δ /10 st  9.3 9.6 9.8 10.1 10.4 （5）小华同学提出，滑块 B的质量应包含橡皮泥的质量，考虑到此因素影响，小华所绘制的 2 2Δm t 图 像中的图线与（4）中绘制的图形相比较，应( ) A．向上平移 B．向下平移 C．向左平移 D．向右平移 总结：1、测速度的方法： 2、为保证碰撞过程动量守恒,应将气垫导轨调整为 。 3、优点：可测多种碰撞情况。 方案三、打点计时器测速度 某同学借助图甲所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以 平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车 1 前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时 器的纸带相连，打点计时器接通电源后，让小车 1 以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车 乙相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为 50 Hz，得到的纸带如图乙所示， 已将各计数点之间的距离标在图上。 （1）图乙中的数据有 AB、BC、CD、DE四段，计算小车 1碰撞前的速度大小应选 段，计算两 车碰撞后的速度大小应选 段。 （2）若小车 1 的质量（含橡皮泥）为 0.4 kg，小车 2的质量为 0.2 kg，根据纸带数据，碰前两小车的总 动量是 kg·m/s，碰后两小车的总动量是 kg·m/s。（结果均保留 3位有效数字） （3）关于实验的操作与反思，下列说法正确的是 。 A.实验中小车 1必须从静止释放 B.若小车 1前端没贴橡皮泥，不影响实验验证 C.上述实验装置不能验证弹性碰撞规律 总结：1、测速度的方法： 2、为保证碰撞过程动量守恒，本实验 平衡摩擦力。 3、只能验证完全非弹性碰撞。 达标检测： 1．实验小组用如图 1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的 小球，质量分别为 1m 、 2m ，且 1 2m m 。实验时，接球板水平放置，让入射球 A多次从斜轨上 E点静止 释放，平均落点为 1P；再把被碰小球 B静放在水平轨道末端，再将入射小球 A，从斜轨上某一位置静止 释放，与小球 B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点 1M 、 1N 。 3)图 1中 O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出 1OM 、 1OP、 1ON 的长度分别为 1x 、 2x 、 3x ， 若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 (4)图 3中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前 B球球心在接球板上的 投影点。在接球板上得到三个落点 2M 、 2P 、 2N ，测出 2OM 、 2OP、 2ON 长度分别为 1y 、 2y 、 3y ，若两 球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 (5)如图 4所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，在接球板上得到三个落 点 3M 、 3P 、 3N ，其中 O点为斜槽末端与接球板的接触点，测出 3OM 、 3OP、 3ON 长度分别为 1l 、 2l 、 3l ， 若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 大本 138页典例 2、139-140页即时演练 1、2。