第6章 实验7 验证动量守恒定律 (课件PPT)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

动量守恒定律 第六章 实验七　验证动量守恒定律 实验理论·理清弄明 常见考法·逐点练通 目 录 Contents 实验理论·理清弄明 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 常见考法·逐点练通 返回目录 高考总复习·物理 　 > 返回目录 高考总复习·物理 　 maxP＝maxM＋mbxN 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 C 返回目录 高考总复习·物理 　 m1·OP ＝m1·OM＋m2·ON m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 BC DE 返回目录 高考总复习·物理 　 0.420 0.417 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 相等 返回目录 高考总复习·物理 　 m1gt12 返回目录 高考总复习·物理 　 0.221 0.212 4 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 1.195(1.193～1.197均可) 保证碰撞后滑块A不反弹 返回目录 高考总复习·物理 　 返回目录 高考总复习·物理 　 立柱高h 桌面离水平地面的高度H 返回目录 高考总复习·物理 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 一、实验目的 验证碰撞中的动量守恒． 二、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前、后两物体的速度v1、v2及v′1、v′2，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v′1＋m2v′2，看碰撞前、后动量是否守恒． 三、实验方案 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1．实验器材 气垫导轨、光电计时器、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．实验步骤 (1)测质量：用天平测出滑块质量． (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(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)． (4)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为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为光电计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间． (2)验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2. 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 1．实验器材 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥． 2．实验步骤 (1)测质量：用天平测出两小车的质量． (2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图所示． (3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动． (4)改变条件重复实验：①改变小车A的初速度；②改变两小车的质量． (5)验证：一维碰撞中的动量守恒． 3．数据处理 (1)小车速度的测量：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v＝计算． (2)验证的表达式：m1v1＝(m1＋m2)v2. 方案三：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验 1．实验器材 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、铅垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板． 2．实验步骤 (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：安装实验装置如图所示．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)单球找点：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，如图所示．改变入射小球的释放高度，重复实验． 3．数据处理 (1)小球水平射程的测量：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度． (2)验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON. 方案四：利用等长摆球完成一维碰撞实验 1．实验器材 带细线的摆球(两套，等大不等重)、铁架台、天平、量角器、刻度尺、游标卡尺、胶布等． 2．实验步骤 (1)测质量和直径：用天平测出小球的质量m1、m2，用游标卡尺测出小球的直径d. (2)安装：把小球用等长悬线悬挂起来，并用刻度尺测量悬线长度l. (3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰． (4)测角度：用量角器测量小球被拉起的角度和碰撞后两小球摆起的角度． (5)改变条件重复实验：①改变小球被拉起的角度；②改变摆长． 3．数据处理 (1)摆球速度的测量：v＝，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起)的高度，h可由摆角和摆长计算出． (2)验证的表达式：m1v1＝m1v′1＋m2v′2. 四、误差分析 1．系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等． (1)碰撞是否为一维． (2)气垫导轨是否完全水平，摆球受到空气阻力，小车受到长木板的摩擦力，入射小球的释放高度存在差异． 2．偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量． 五、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，两小球静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． 3．探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变. 命题点一　教材基础实验(自主学习) (2024·新课标)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律．将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸．实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次．测出落点的平均位置P与O点的距离xP.将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN. 完成下列填空： (1)记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma______(选填“>”或“<”)mb； (2)如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式_________________________，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律．实验中，用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是_______________________________　____________________________________________. 小球离开斜槽末端做平抛运动的时间相同，因此水平位移与初速度成正比 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． (1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量______(填选项前的字母)，间接地解决这个问题． A．小球开始释放的高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的水平位移 (2)用天平测量两个小球的质量m1、m2(m1＞m2)．图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置静止释放；然后把被碰小球m2静置于轨道水平部分的右侧末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并重复多次，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量出平均水平位移OM、OP、ON. (3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_______ ____________________[用(2)中测量的量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为_____________________________　[用(2)中测量的量表示]． 某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动．他设计的装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力． (1)若得到的打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)．A为运动的起点，则应选________段来计算小车A碰前的速度，应选________段来计算小车A和B碰后的共同速度．(以上均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”) (2)已测得小车A(包括橡皮泥)的质量m1＝0.4 kg，B的质量m2＝0.2 kg，则碰前两小车的总动量大小为_________kg·m/s，碰后两小车的总动量大小为___________kg·m/s.(结果保留3位有效数字) 命题点二　创新拓展实验(师生共研) 创新方案　利用气垫导轨 1．实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、胶布、撞针、橡皮泥等． 2．实验方法 (1)测质量：用天平测出两滑块的质量． (2)安装：按图安装并调好实验装置． (3)实验：接通电源，利用光电计时器测出两滑块在各种情况下碰撞前、后的速度(例如：①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)． (4)验证：一维碰撞中的动量守恒． 某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等． 实验步骤如下： (1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平． (2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2. (3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块． (4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12. (5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I＝_________， 滑块动量改变量的大小Δp＝___________(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)． m2 (6)某次测量得到的一组数据是：d＝1.000 cm，m1＝1.50× 10－2 kg，m2＝0.400 kg，Δt1＝3.900×10－2 s，Δt2＝1.270×10－2 s，t12＝1.50 s，g取9.80 m/s2.计算可得I＝_________N·s，Δp＝_________kg·m·s－1(结果均保留3位有效数字)． (7)定义δ＝×100%，本次实验δ＝______%(保留1位有效数字)． 验证动量守恒的实验装置如图甲所示，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且选择mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下： ①调节气垫导轨成水平状态； ②轻推滑块A，测得A通过光电门G1的遮光时间为t1； ③A与B相碰后，B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和t3. 回答下列问题： (1)用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为__________________________mm. (2)实验中选择mA大于mB的目的是_____________________. (3)碰前A的速度为______. (4)利用所测物理量的符号表示动量守恒成立的式子为 _________________. ＝＋ 验证动量守恒的实验装置如图所示，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱．实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边缘间的水平距离为c，弹性球1、2的质量分别为m1、m2. (1)还需要测量的量是________和_______________________. (2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为 ____________________________________(忽略小球的大小)． 2m1＝2m1＋m2 $$