实验八　验证动量守恒定律 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“验证动量守恒定律”实验专题，依据课程标准和高考评价体系，梳理实验原理、方案设计、数据处理三大考查维度，通过近五年高考真题分析，明确“速度测量转化”和“动量守恒表达式验证”为高频考点，归纳气垫导轨、斜槽小球等常考实验模型。 课件亮点在于“真题溯源+模型转化+误差分析”备考策略，如以2024北京卷斜槽小球碰撞为实例，用科学思维建构“水平位移∝速度”模型，结合科学探究优化实验操作（斜槽末端水平、同一高度释放）。特设“易错警示”（入射球质量选择、非对心碰撞误差），帮助学生掌握数据处理技巧，教师可据此实施针对性训练，提升复习效率。

高考总复习 物理 人教版 实验八　验证动量守恒定律 索引 考点1 考点2 随堂达标检测 实验知识储备 返回导航 第七章　动量守恒定律 课程标准　1.理解动量守恒定律成立的条件,会利用不同方案验证动量守恒定律。2.知道在不同实验方案中要测量的物理量,会进行数据处理及误差分析。 返回导航 第七章　动量守恒定律 01 实验知识储备 返回导航 第七章　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',比较碰撞前、后动量是否相等。 二、实验方案及实验过程 方案一:研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 返回导航 第七章　动量守恒定律 1.实验器材 气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、弹簧、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。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (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。 返回导航 第七章　动量守恒定律 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'。 方案二: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。 返回导航 第七章　动量守恒定律 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末端水平。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (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小球的所有落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置,如图乙所示。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (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,计算并判断在误差允许的范围内等式是否成立。 (7)整理:将实验器材放回原处。 返回导航 第七章　动量守恒定律 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”。 返回导航 第七章　动量守恒定律 2.方案提醒 (1)若利用气垫导轨进行验证,调整气垫导轨时,应确保导轨水平。 (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。 返回导航 第七章　动量守恒定律 02 考点1　教材原型实验 返回导航 第七章　动量守恒定律 (2022·全国甲卷)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞,碰撞时间极短,比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2,进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。请完成下列填空。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (1)调节导轨水平。 (2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反,应选取质量为　　　kg的滑块作为A。  (3)调节B的位置,使得A与B接触时,A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等。 (4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动,并与B碰撞,分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2。 0.304 返回导航 第七章　动量守恒定律 (5)将B放回到碰撞前的位置,改变A的初速度大小,重复步骤(4)。多次测量的结果如表所示。   1 2 3 4 5 t1/s 0.49 0.67 1.01 1.22 1.39 t2/s 0.15 0.21 0.33 0.40 0.46 k= 0.31 k2 0.33 0.33 0.33 返回导航 第七章　动量守恒定律 (6)表中的k2=　　　(保留两位有效数字)。  (7)的平均值为　　　(保留两位有效数字)。  (8)理论研究表明,对本实验的碰撞过程,是否为弹性碰撞可由判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞,则的理论表达式为　　　　　(用m1和m2表示),本实验中其值为　　　(保留两位有效数字);若该值与(7)中结果的差值在允许范围内,则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。  　0.34 0.31 0.32 返回导航 第七章　动量守恒定律 [解析]　(2)在一动一静的弹性碰撞中,质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹,故应选质量为 0.304 kg 的滑块作为A。 (6)滑块A、B碰后的速度v1=,v2=,因s1=s2,故有=,则k2=≈0.31。 (7)的平均值=≈0.32。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (8)设滑块A碰前的速度为v0,若为弹性碰撞,则有 m1v0=-m1v1+m2v2 ① m1=m1+m2 ② 联立①②得v1=v0,v2= 则==≈0.34。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (2024·北京卷)如图甲所示,让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (1)关于本实验,下列做法正确的是　　　。  A.实验前,调节装置,使斜槽末端水平 B.选用两个半径不同的小球进行实验 C.用质量大的小球碰撞质量小的小球 AC 返回导航 第七章　动量守恒定律 (2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,首先,将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放,小球落到复写纸上,重复多次。然后,把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端,再将质量为m1的小球从S位置由静止释放,两球相碰,重复多次。分别确定平均落点,记为M、N和P(P为m1单独滑落时的平均落点)。 返回导航 第七章　动量守恒定律 a.图乙为实验的落点记录,简要说明如何确定平均落点________________ _____________________________________________________________;  b.分别测出O点到平均落点的距离,记为OP、OM和ON。在误差允许范围内,若关系式　　　　　　　　　成立,即可验证碰撞前后动量守恒。  用圆规画圆,尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置代表平均落点 m1OP=m1OM+m2ON 返回导航 第七章　动量守恒定律 (3)受上述实验的启发,某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示,用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点,两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放,在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A',小球2向右摆动至最高点D。测得小球1和小球2的质量分别为m和M,弦长AB=l1、A'B=l2、CD=l3。推导说明,m、M、l1、l2、l3满足　　　　　　　关系即可验证碰撞前后动量守恒。  ml1=-ml2+Ml3 返回导航 第七章　动量守恒定律 [解析]　(1)实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前、后的速度成正比,需要确保小球做平抛运动,即实验前,调节装置,使斜槽末端水平,故A正确;为使两小球发生的碰撞为对心正碰,两小球半径需相同,故B错误;为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出,需要用质量大的小球碰撞质量小的小球,故C正确。 (2)a.用圆规画圆,尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置代表平均落点。 返回导航 第七章　动量守恒定律 b.两次小球均做平抛运动,由h=gt2可知,小球的运动时间相同,所以水平位移与平抛初速度成正比,所以若m1OP=m1OM+m2ON,即可验证碰撞前后动量守恒。 (3)设轻绳长为L,小球从偏角θ处静止摆下,摆到最低点时的速度为v,小球经过圆弧对应的弦长为l,则由动能定理有mgL(1-cos θ)=mv2,由数学知识可知sin =,联立两式解得v=l,若两小球碰撞过程中动量守恒,则有mv1= -mv2+Mv3,又有v1=l1,v2=l2,v3=l3,整理可得ml1=-ml2+Ml3。 返回导航 第七章　动量守恒定律 03 考点2　拓展创新实验 返回导航 第七章　动量守恒定律 (2026·浙江模拟)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m1、m2,且m1>m2。实验时,接球板水平放置,让入射球A多次从斜轨上 E点由静止释放,平均落点为P1;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M1、N1。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (1)关于该实验的要求,下列说法正确的是　　　。  A.斜槽末端必须是水平的 B.斜槽轨道必须是光滑的 C.必须测出斜槽末端的高度 D.放上小球B后,A球必须仍从E点释放 AD 返回导航 第七章　动量守恒定律 (2)图2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。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放,重复上述操作,在接球板上得到三个落点M2、P2、N2, 测出OM2、OP2、ON2长度分别为y1、y2、y3, 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)。  =+ 返回导航 第七章　动量守恒定律 (3)如图3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,使小球A仍从斜槽上 E点由静止释放,重复第一次实验操作,在接球板上得到三个落点 M3、P3、N3,其中O点为斜槽末端与接球板的接触点,测出OM3、OP3、ON3长度分别为l1、l2、l3,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)。  m1=m1+m2 返回导航 第七章　动量守恒定律 [解析]　(1)题图1中实验是利用平抛运动的水平位移来表示小球在斜槽末端的速度,斜槽末端必须调成水平,以保证小球离开斜槽后做平抛运动,故A正确;斜槽倾斜部分没必要必须光滑,只要小球A每次均从E点静止释放,即可保证到达斜槽末端时的速度相同,故B错误,D正确;小球从斜槽末端飞出后做平抛运动,竖直方向上,小球下落的高度相等,由h=gt2可知小球在空中运动的时间相等,由x=vt可知小球水平位移之比等于小球做平抛运动的初速度之比,即实验不需要测出斜槽末端距地面的高度,故C错误。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (2)设题图2中斜槽末端到接球板的距离为x,小球从斜槽末端飞出时的初速度为v,小球从斜槽末端飞出后做平抛运动,根据平抛运动规律可得y=gt2,x=vt 联立解得v=x 由于vB>v0>vA,则碰撞前瞬间小球A的速度为v0=x 碰撞后瞬间小球A、B的速度分别为vA=x,vB=x 返回导航 第七章　动量守恒定律 若两球碰撞时动量守恒,则满足的表达式为 m1v0=m1vA+m2vB 整理可得=+。 (3)设题图3中斜面的倾角为θ,小球在空中运动的时间为t,小球在斜面上落点到O点的距离为l,小球从斜槽末端飞出后做平抛运动,则在竖直方向上有lsin θ=gt2 在水平方向上有lcos θ=vt 联立解得v= 返回导航 第七章　动量守恒定律 由于vB>v0>vA,故碰撞前瞬间小球A的速度为 v0= 碰撞后瞬间小球A、B的速度分别为 vA= ,vB= 返回导航 第七章　动量守恒定律 若两球碰撞时动量守恒,则满足的表达式为 m1v0=m1vA+m2vB 整理可得m1=m1+m2。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (2023·辽宁卷)某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律,设计了如下实验:用纸板搭建如图所示的滑道,使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上,其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。 返回导航 第七章　动量守恒定律 测量硬币的质量,得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2(m1>m2)。将硬币甲放置在斜面上某一位置,标记此位置为B。由静止释放甲,当甲停在水平面上某处时,测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处,左侧与O点重合,将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后,分别测量甲、乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变,重复实验若干次,得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、s2。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (1)在本实验中,甲选用的是　　 　(选填“一元”或“一角”)硬币。  (2)碰撞前,甲到O点时速度的大小可表示为　　　　　　(设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g)。  (3)若甲、乙碰撞过程中动量守恒,则=　　　(用m1和m2表示),然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒。 (4)由于存在某种系统或偶然误差,计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1,写出一条产生这种误差可能的原因:____ ________。 　 一元 　 见解析 返回导航 第七章　动量守恒定律 [解析]　(1)用质量较大的一元硬币去碰撞质量较小的一角硬币,确保碰撞后一元硬币的运动方向不变,故甲选用一元硬币。 (2)设甲到O点时速度的大小为v1,由动能定理有 -μm1gs0=0-m1 解得v1=。 (3)由动能定理可得一元和一角硬币碰撞后的速度分别为v1'=,v2'= 返回导航 第七章　动量守恒定律 由动量守恒定律有m1v1=m1v1'+m2v2' 即m1=m1+m2 解得=。 (4)①非理想的“对心”碰撞造成系统误差;②位移或质量的测量造成偶然误差;③两硬币实际与纸板间的动摩擦因数不同造成系统误差。其他符合题意的原因均可得分。 返回导航 第七章　动量守恒定律 04 随堂达标检测 返回导航 第七章　动量守恒定律 1.(2025·广东卷)请完成下列实验操作和计算。 (1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中,用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图甲所示,读数为　　 　mm。  8.260(8.258~8.262均可) 返回导航 第七章　动量守恒定律 (2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能,装置如图乙所示,图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成,且轨道乙倾角较大。 返回导航 第七章　动量守恒定律 ①选取相同的两辆小车,分别安装宽度为1.00 cm的遮光条。 ②轨道调节。 调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高,将小车在轨道乙上释放,若测得小车通过光电门A和B的　　　 　,证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。  ③碰撞测试。 先将小车1静置于光电门A和B中间,再将小车2在M点由静止释放,测得小车2通过光电门A的时间为t2,碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2 　　 　t1,可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。  时间相等 =(填“等于”也可得分) 返回导航 第七章　动量守恒定律 ④吸能材料性能测试。 将吸能材料紧贴于小车2的前端,重复步骤③。测得小车2通过光电门A的时间为10.00 ms,两车碰撞后,依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00 ms、30.00 ms,不计吸能材料的质量,计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为　　 　(结果保留两位有效数字)。  0.56 返回导航 第七章　动量守恒定律 解析:(1)由螺旋测微器的读数规则可知,小球的直径为d=8 mm+26.0×0.01 mm=8.260 mm。 (2)②若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力,则小车在轨道甲上做匀速直线运动,所以小车通过光电门A和光电门B的时间相等。 ③若两小车的碰撞为弹性碰撞,由于两小车相同,所以发生弹性碰撞后两小车交换速度,则碰撞后小车2静止,小车1以与小车2碰撞前瞬间相同的速度做匀速直线运动,可知t2=t1。 返回导航 第七章　动量守恒定律 ④贴上吸能材料后,两小车碰撞前,小车2的速度大小v0= m/s=1 m/s,动能为Ek0=m,碰撞后小车1的速度大小v1= m/s= m/s,小车2的速度大小v2= m/s= m/s,两小车的总动能Ek=m+m,联立可得≈0.56。 返回导航 第七章　动量守恒定律 2.(2024·新课标卷)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x,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。 返回导航 第七章　动量守恒定律 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________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 　 。  小球离开斜槽末端后做平抛运动,竖直方向高度相同故下落时间相同,小球在水平方向做匀速直线运动,小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比 > maxP=maxM+mbxN 返回导航 第七章　动量守恒定律 解析:(1)为了保证小球碰撞为对心正碰,且碰后不反弹,要求ma>mb。 (2)两球离开斜槽后做平抛运动,由于抛出点的高度相等,它们做平抛运动的时间t相等,碰撞前a球的速度大小v0= 碰撞后a的速度大小va= 碰撞后b球的速度大小vb= 返回导航 第七章　动量守恒定律 如果碰撞过程系统动量守恒,则碰撞前后系统动量相等,则mav0=mava+mbvb 整理得maxP=maxM+mbxN 小球离开斜槽末端后做平抛运动,竖直方向高度相同故下落时间相同,小球在水平方向做匀速直线运动,小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。 返回导航 第七章　动量守恒定律 3.(2024·山东卷)在第四次“天宫课堂”中,航天员演示了动量守恒实验。受此启发,某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验,气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器,测量滑块A与a的距离为xA,测量滑块B与b的距离为xB。部分实验步骤如下: 返回导航 第七章　动量守恒定律 ①测量两个滑块的质量,分别为200.0 g和400.0 g; ②接通气源,调整气垫导轨水平; ③拨动两滑块,使A、B均向右运动; ④导出传感器记录的数据,绘制xA、xB随时间变化的图像,分别如图乙、图丙所示。 返回导航 第七章　动量守恒定律 回答以下问题: (1)从图像可知两滑块在t=　　　s时发生碰撞。  (2)滑块B碰撞前的速度大小v=　　　m/s(保留两位有效数字)。  (3)通过分析,得出质量为200.0 g的滑块是　　　(选填“A”或“B”)。  B 1.0 0.20 返回导航 第七章　动量守恒定律 解析:(1)由x-t图像的斜率表示速度可知,两滑块的速度在t=1.0 s时发生突变,即这个时候发生了碰撞。 (2)根据x-t图像斜率的绝对值表示速度大小可知,碰撞前瞬间B的速度大小为v=|| cm/s=0.20 m/s。 (3)由题图乙知,碰撞前A的速度大小vA=0.50 m/s,碰撞后A的速度大小约为vA'=0.36 m/s,由题图丙可知,碰撞后B的速度大小为vB'=0.50 m/s,A和B碰撞过程动量守恒,则有 返回导航 第七章　动量守恒定律 mAvA+mBv=mAvA'+mBvB' 代入数据解得≈2 所以质量为200.0 g的滑块是B。 返回导航 第七章　动量守恒定律 4.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,电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz,长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (1)若已测得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。(均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)  (2)已测得小车A的质量为m1=0.4 kg,小车B的质量为m2=0.2 kg,则碰前两小车的总动量为　　 kg·m/s,碰后两小车的总动量为　　　　kg·m/s。  0.417 BC DE 0.420 返回导航 第七章　动量守恒定律 解析:(1)从题图乙中纸带上打点的情况看,BC段即表示小车做匀速运动,又表示小车有较大速度,因此BC段能较准确地描述小车A在碰前的运动情况,应选用BC段计算小车A碰前的速度;从CD段打点的情况看,小车的运动情况还没稳定,而在DE段内小车运动稳定,故应选用DE段计算小车A和B碰后的共同速度。 (2)取小车A的初速度方向为正方向,小车A在碰撞前的速度 v0== m/s=1.050 m/s 返回导航 第七章　动量守恒定律 小车A在碰撞前的动量 p0=m1v0=0.4×1.050 kg·m/s=0.420 kg·m/s 碰撞后两小车的共同速度 v== m/s=0.695 m/s 碰撞后两小车的总动量 p=(m1+m2)v=(0.2+0.4)×0.695 kg·m/s=0.417 kg·m/s。 返回导航 第七章　动量守恒定律 5.(2026·河南郑州模拟)如图甲所示,某同学利用水平放置的气垫导轨验证动量守恒定律。光电门1、2固定在导轨上,两质量分别为mA=0.4 kg和mB=0.3 kg的滑块(上有相同挡光片且挡光片质量忽略不计)分别从两光电门的外侧以一定的初速度运动,在两光电门中间的某位置迎面相撞后粘在一起运动。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (1)该同学利用游标卡尺测量挡光片的宽度d,其示数如图乙所示,则d= _______cm。  (2)实验测得碰前滑块A上挡光片经过光电门1的挡光时间为0.03 s,滑块B上挡光片经过光电门2的挡光时间为0.045 s,则碰前滑块A、B的速度大小分别为vA=　　　 m/s、vB=　　　 m/s。(结果均保留两位有效数字)  0.450 0.15 0.10 返回导航 第七章　动量守恒定律 (3)实验发现碰后两滑块一起向右运动,且滑块B上的挡光片经过光电门2的挡光时间为0.107 s,若相对误差δ=×100%<5%时说明碰撞过程动量守恒(p'为碰后系统的动量,p为碰前系统的动量),以上实验可验证两滑块组成的系统在误差允许范围内动量　　　　　(选填“守恒”或“不守恒”)。  守恒 返回导航 第七章　动量守恒定律 解析:(1)由游标卡尺的读数规则可知,挡光片的宽度 d=4 mm+0.05 mm×10=0.450 cm。 (2)碰前A的速度大小为vA== m/s=0.15 m/s B的速度大小为vB== m/s=0.10 m/s。 (3)以向右为正方向,则碰前两滑块的总动量为p=mAvA-mBvB=0.03 kg· m/s 由题意可知碰后两滑块经过光电门2的速度大小为v== m/s≈0.042 1 m/s 返回导航 第七章　动量守恒定律 故碰后两滑块的总动量为 p'=(mA+mB)v≈0.029 5 kg· m/s 相对误差为δ=×100%=×100%≈2% 故可验证该碰撞过程在误差允许范围内动量守恒。 返回导航 第七章　动量守恒定律 6.如图甲所示,冲击摆是一个用细线悬挂着的摆块,弹丸击中摆块时陷入摆块内,使摆块摆至某一高度,利用这种装置可以测出弹丸的发射速度。 实验步骤如下: ①用天平测出弹丸的质量m和摆块的质量M; ②将实验装置水平放在桌子上,调节摆绳的长度,使弹丸恰好能射入摆块内,并使摆块摆动平稳,同时用刻度尺测出摆长; 返回导航 第七章　动量守恒定律 ③让摆块静止在平衡位置,扳动弹簧枪的扳机,把弹丸射入摆块内,摆块和弹丸推动指针一起摆动,记下指针的最大偏角; ④多次重复步骤③,记录指针最大偏角的平均值; ⑤换不同挡位测量,并将结果填入下表。 挡位 平均最大偏角θ/度 弹丸质量m/kg 摆块质量M/kg 摆长l/m 弹丸的速度v/(m·s-1) 低速挡 15.7 0.007 65 0.078 9 0.270 5.03 中速挡 19.1 0.007 65 0.078 9 0.270 6.11 高速挡   0.007 65 0.078 9 0.270 7.15 返回导航 第七章　动量守恒定律 完成下列填空: (1)现测得高速挡指针最大偏角如图乙所示,请将表中数据补充完整:θ= 　　 度。  (2)用上述测量的物理量表示发射弹丸的速度v=______________________ (已知重力加速度为g)。  (3)为减小实验误差,每次实验前,并不是将指针置于竖直方向的零刻度处,常常需要试射并记下各挡对应的最大指针偏角,每次正式射击前,应预置指针,使其偏角略小于该挡的最大偏角。请写出这样做的一个理由: ___________。  22.5(22.3~22.7均可) 见解析 返回导航 第七章　动量守恒定律 解析:(1)分度值为1度,故读数为22.5度。 (2)弹丸射入摆块内,由系统动量守恒得 mv=(m+M)v' 摆块向上摆动,由机械能守恒定律得 (m+M)v'2=(m+M)gl(1-cos θ) 联立解得v=。 返回导航 第七章　动量守恒定律 (3)较大的速度碰撞指针,会损失较多的机械能(其他理由,如“摆块在推动指针偏转时要克服摩擦力做功”“指针摆动较长的距离损失的机械能较多”等,只要合理即可)。 返回导航 第七章　动量守恒定律 $