第五章 实验八 验证动量守恒定律 课件-2027年高考物理一轮专题复习（人教版）

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，依据高考评价体系梳理实验操作、数据处理、误差分析等核心考查维度，通过教材原型实验与创新拓展案例，明确“动量守恒表达式验证”“速度测量方法”等高频考点分布，构建系统备考框架。 课件亮点在于“原型实验+创新情境+素养融合”策略，如以斜槽小球碰撞实验为原型，剖析“落点平均化处理”“平抛运动速度替代”等科学思维方法，培养科学探究与科学论证素养。特设高考真题变式训练及易错点警示，帮助学生掌握实验题答题技巧，教师可据此精准指导，提升复习效率。

实验八:验证动量守恒定律 实验基础·必备 原理装置图 操作要求 注意事项 1.测质量:用天平测出两个滑块的质量。 2.安装器材:正确安装气垫导轨,调整导轨至水平。 3.测速度:接通电源,利用光电计时器测出挡光时间,结合挡光片的宽度计算两滑块碰撞前后的速度。 4.重复:①改变滑块的质量,重复以上操作;②改变滑块的初速度大小和方向,重复以上操作 应调整气垫导轨至水平 教材实验方案一:利用气垫导轨上滑块碰撞验证动量守恒定律 数据 处理 m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ 教材实验方案二:利用斜槽末端小球碰撞验证动量守恒定律 原理装置图 操作要求 注意事项 1.测质量:用 测出两个钢球的质量m1、m2。 2.安装:调整固定斜槽,使槽的末端 。 3.铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好,记下重垂线所指位置O。 1.入射球质量m1大于被碰球质量m2(m1>m2)。 2.两球半径r1=r2 3.调整并使斜槽末端的切线方向水平 4.入射小球每次都必须从斜槽同一位置由静止释放。 天平 水平 4.找平均位置点:不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一位置由静止滚下,碰到地面时在白纸上留下印迹,重复10次;把被碰小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽上 由静止滚下,使它们发生碰撞,两个小球碰到地面时在白纸上留下印迹,重复10次 5.实验过程中斜槽、白纸的位置不能变化。 6.用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心为小球落点的平均位置 同一位置 数据 处理 1.找落点:用圆规画尽量小的圆,把所有的小球落点圈在里面。如图所示,圆心 就是入射小球A直接平抛落点的平均位置,圆心 、 分别是碰撞后入射小球A、被碰小球B落点的平均位置。 2.测水平距离:连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。可用OP替代碰撞前入射小球A的速度,用OM替代碰撞后入射小球A的速度,用ON替代碰撞后被碰小球B的速度。 3.验证:将测量数据代入 ,看在误差允许的范围内是否成立 P M N m1·OP=m1·OM+m2·ON 考点一 教材原型实验 实验技能·提升 【典例1】 (中等)某实验小组的同学利用图甲所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放,P点为A球落点的平均位置;再将半径相同的B球放在水平轨道的末端,将A球仍从原位置由静止释放,M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影,O、M、P、N位于同一水平直线上。 (1)若小球A的质量为m1,小球B的质量为m2,为保证两球碰撞后沿同一方向运动,则要求m1　　　　(选填“>”“<”或“=”)m2。  > 解析:(1)为保证两球碰撞后沿同一方向运动,入射小球的质量应大于被碰小球的质量,所以m1>m2。 (2)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次实验,白纸上留下多个印迹,如果用画圆法确定小球的落点,图乙中画的三个圆最合理的是圆 　　　　(选填“a”“b”或“c”)。  c 解析:(2)如果采用画圆法确定小球的平均落点位置,应该让所画的圆尽可能地把大多数落点圈进去,且圆的半径最小,这样所画圆的圆心即为小球落点的平均位置,故圆c画得最合理。 (3)本实验中　　　　(选填“必须”或“没必要”)测量小球做平抛运动的高度。 没必要 解析:(3)由于小球碰撞前后做自由落体运动的高度都相同,小球做平抛运动的时间相同,等式两边的时间消去,所以没必要测量小球做平抛运动的高度。 (4)若测得OP=x1,OM=x2,ON=x3,在误差允许的范围内,满足关系式 　　　 　　　　　　成立,则验证了动量守恒定律;若满足关系式 　 　　　　　　　　　成立,则说明碰撞为弹性碰撞。 (均选用m1、m2、x1、x2、x3表示)  m1x1=m1x2+m2x3 x1+x2=x3(或m1x12=m2x22+m3x32) 考点二 实验创新与拓展 【典例2】 (中等)(2025·金砖高中联盟联考)实验小组用如图甲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点静止释放,平均落点为P1;再把被碰小球B静止放在水平轨道末端,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,并多次重复实验,分别记录两个小球碰后的平均落点M1、N1。 (1)下列关于该实验的要求说法正确的是　　　　(多选)。  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 (2)图乙中,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)。  (3)如图丙所示。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)。 感谢观看 1.算速度:v=,式中Δx为滑块上挡光片的宽度,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:在实验误差允许的范围内验证表达式 是否成立 解析:(4)设平抛运动的时间为t,则碰前A球的速度为v0=,碰后的速度为v1=,被碰小球的速度为v2=,要验证系统的动量守恒,需要验证m1v0=m1v1+m2v2,即验证m1x1=m1x2+m2x3成立;要验证碰撞为弹性碰撞,需要验证m1=m1+ m2,联立可得x1+x2=x3(或m1=m2+m3)。 解析:(1)题图甲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,斜槽末端必须要调成水平,以保证小球离开斜槽后做平抛运动,A正确;斜槽轨道没必要光滑,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,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,C错误。 =+ 解析:(2)设题图乙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,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 解析:(3)设题图丙中斜面的倾角为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=,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=,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。 $