第7章 5.实验8 验证动量守恒定律（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习练案

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了实验操作、数据处理、误差分析三大考查维度，通过广东、北京等近年真题分析，明确了“动量守恒关系式推导”“速度测量方法”等高频考点分布，归纳出仪器读数、图像分析等常考题型。 课件亮点在于“真题分类突破+科学思维建模”，如以2025广东题遮光条时间法、2024北京题平抛位移法为例，提炼“速度计算三法”，培养学生科学探究和科学推理素养。提供误差分析模板和实验步骤规范，助力学生掌握答题技巧，教师可据此开展针对性教学，提升复习效率。

　 实验8 验证动量守恒定律 返回目录 1.(2025广东,11,8分)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1所示,读数为______________________________mm。   (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2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。 　    8.260(8.258~8.262均可)　     返回目录   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___________,表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。 　　时间相等　     返回目录 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。 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2位有效数字)。 0.56　     　　等于　     返回目录 解析    (1)根据螺旋测微器的读数规则可得读数为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,小车将在轨道甲上做匀速直线 运动。可知小车通过光电门A和B的速度相等,所以小车通过光电门A和B的时间相等。 ③两辆相同的小车,质量相同,若二者发生弹性碰撞,则碰撞后交换速度,碰撞后小车1的 速度等于碰撞前小车2的速度,即若碰撞后小车1通过光电门B的时间和碰撞前小车2通 过光电门A的时间相等,则可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。 ④设两小车的质量均为m,遮光条宽度为d,碰前小车2的动能Ek= m ,碰后两小车的总 动能E'k= m + m ,可得碰撞后两小车的总动能与碰撞前小车2的动能之比 =  ≈0.56。 返回目录 2.(2024北京,16,10分)如图1所示,让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。   (1)关于本实验,下列做法正确的是____________(填选项前的字母)。 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　     返回目录 (2)图1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)。   a.图2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。 　    m1OP=m1OM+m2ON    (3)ml1=-ml2+Ml3,推导过程见解析　     返回目录 (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3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、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满足什么关系即可验证碰撞前后动量守恒。 返回目录 解析    (1)实验前,应调节装置,使斜槽末端水平,保证小球抛出后的运动为平抛运动,A 正确。为保证两个小球发生对心正碰,选用的两个小球的半径必须相同,B错误。为保 证碰后小球不反向弹回,要用质量大的小球碰撞质量小的小球,C正确。 (2)a.用圆规画一个尽可能小的圆,舍去偏离较远的落点,使尽量多的落点在圆内,圆心位 置就是平均落点位置。 b.设质量为m1的小球单独滑落做平抛运动的初速度为v0,碰撞后瞬间,质量为m1的小球的 速度为v1,质量为m2的被碰小球的速度为v2,要验证动量守恒定律,即验证m1v0=m1v1+m2v2, 本实验中两小球都做平抛运动,竖直位移相同,则运动时间相同,水平方向做匀速直线运 动,可得m1v0t=m1v1t+m2v2t,可知若测量的物理量满足关系式m1OP=m1OM+m2ON,即可验证 返回目录 碰撞前后动量守恒。 (3)设将小球1拉起至A点时轻绳与竖直方向的夹角为θ1,碰后小球1反弹到A'点时轻绳与 竖直方向的夹角为θ2,小球2向右摆动到最高点D时轻绳与竖直方向的夹角为θ3,碰撞过 程若满足动量守恒,则满足m =-m +M ,由几何关 系结合三角函数知识可得l(1-cos θ1)=l1 cos  =l1 sin  ,同理可得l(1-cos θ2)=l2 sin  ,l(1-cos θ3)=l3 sin  ,结合三角函数关系1-cos θ=2 sin2 ,可得ml1=-ml2+Ml3。 返回目录 3.(2024山东,13,6分)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,a测量滑块A与它的距离xA,b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下: 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。 返回目录       返回目录 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2位有效数字); (3)通过分析,得出质量为200.0 g的滑块是___________(填“A”或“B”)。 　    B　     　    0.20　     　    1.0　     返回目录 解析    (1)根据绘制的xA、xB随时间变化的图像可知t=1.0 s时斜率发生变化,即速度发生 变化,故从图像可知两滑块在t=1.0 s时发生碰撞。 (2)根据绘制的xB随时间变化的图像可知滑块B碰撞前的速度大小v=  m/s= 0.20 m/s。 (3)根据绘制的xB随时间变化的图像可知滑块B碰撞后的速度大小v'=  m/s= 0.50 m/s,根据绘制的xA随时间变化的图像可知滑块A碰撞前的速度大小vA=   m/s=0.50 m/s,滑块A碰撞后的速度大小v'A=  m/s=0.35 m/s。 对滑块A和滑块B,根据动量守恒定律有mAvA+mBv=mAv'A+mBv',若滑块A的质量为200.0 g, 代入数据不满足动量守恒定律;若滑块B的质量为200.0 g,代入数据在误差允许范围内 满足动量守恒定律,故滑块B的质量为200.0 g。 返回目录 4.(2023辽宁,11,8分)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。     返回目录 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。 (1)在本实验中,甲选用的是_________(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); 　     　     　　一元　     返回目录 (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:__________。 　　见解析　     　     　     返回目录 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,确保碰撞后甲的运动方 向不变。 (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'=  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。 返回目录 $