2027届高考物理总复习一轮复习课件：第七章 实验8　验证动量守恒定律

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原理、气垫导轨与斜槽小球两种方案的操作规范及数据处理方法，通过近五年真题分析明确实验操作判断、数据处理计算、误差分析为高频考点，构建了完整的题型应对体系。 课件亮点在于“高考真题溯源+核心素养培养”的复习策略，如结合2024山东卷位移传感器实验、2023辽宁卷硬币碰撞实验，深入解析速度测量（v=Δx/Δt或平抛射程替代）及动量守恒表达式推导，培养学生科学探究和科学思维素养。特设“易错陷阱警示”和“创新实验拓展”，助力学生掌握答题技巧，教师可据此高效指导复习。

实验8　验证动量守恒定律 目录 1 2 基础自主落实 课前 自检自测·回归教材 能力探究突破 课中 课堂互动·考教衔接 实验8　验证动量守恒定律 基础 自主落实 课前 自检自测·回归教材 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 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。 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 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。 (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。 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 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'。 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 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。 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。 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 (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。 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 (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。 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 3.数据处理 验证的表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON。 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 三、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。 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 易错辨析 (1)利用气垫导轨验证动量守恒定律的实验中, ①小车前端没贴橡皮泥会影响实验验证。(　　) ②实验中,若两滑块碰撞后粘在一起运动,此时无法验证动量守恒定律,因为碰撞过程中有动能损失。(　　) ③为减小实验误差,应使滑块在气垫导轨上运动时受到的摩擦力尽可能小,因此需将气垫导轨调至完全水平状态。(　　) × × √ 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 (2)利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律的实验中, ①需用秒表测定小球在空中飞行的时间。(　　) ②可用平抛运动的水平射程x来表示小球做平抛运动的初速度。(　　) ③斜槽和水平槽必须光滑。(　　) × √ × 返回目录 实验8　验证动量守恒定律 考点一　教材原型实验 能力 探究突破 课中 课堂互动·考教衔接 角度一　实验操作与注意事项 例1 (2026陕西西安检测)用如图所示装置可研究斜槽末端两小球碰撞时的动量守恒。 (1)下列相关说法正确的是　　　　。  A.安装轨道时,轨道末端必须水平 B.铅垂线的作用是辅助调节轨道水平 C.实验中必须测量小球下落的高度 D.同一组实验中入射小球必须从同一高度释放 AD 返回目录 考点一 考点二 实验8　验证动量守恒定律 (2)实验中需选择合适的两小球发生碰撞,现提供图乙所示的小球,入射小球选择　　　　,被撞小球选择　　　　(填图乙中的序号)。  B A 返回目录 考点一 考点二 实验8　验证动量守恒定律 (3)如图丙,白纸上记录了多次重复实验的数据,其中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影,则B处对应小球的落地点与O点的距离为　　 　 cm;若入射小球的质量为m1,被撞小球的质量为m2,A、B、C三处落点与O点的距离记作,则实验需要验证的等式为　　　　　　　 　 。 丙 22.00 m1=m1+m2 返回目录 考点一 考点二 实验8　验证动量守恒定律 解析 (1)为保证小球水平飞出,轨道末端必须水平,A正确;铅垂线有助于标记抛出点在水平面上的位置,B错误;小球每次平抛运动的时间均相等,不需要测量高度,C错误;同一组实验中,为保证小球到达斜槽底端的速度相同,入射小球必须从同一高度释放,D正确。 (2)入射小球的质量一定要大于被撞小球,结合题意,入射小球选择B,被撞小球选择A。 (3)画一个尽量小的圆,把所有落点都圈在圆内,该圆的圆心到O点的距离就是B处小球的落地点与O点的距离为21.90~22.20 cm,小球运动时间均相等,若小球碰撞时动量守恒,有m1=m1+m2,则实验需要验证的等式为m1=m1+m2。 返回目录 考点一 考点二 实验8　验证动量守恒定律 角度二　实验原理与数据处理 例2 (2025黑龙江哈尔滨一模)为了验证动量守恒定律,某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置:将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上,光电门1和光电门2相隔适当距离安装好,在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架,它们的上端装有宽度均为d的挡光片,测得滑块A、B(包含挡光片)的质量分别为m1和m2。 返回目录 考点一 考点二 实验8　验证动量守恒定律 (1)打开气泵,调节气垫导轨,将一个滑块放在气垫导轨左端,向右轻推滑块, 　　　　　　　 　　　　　　　　　时,可认为气垫导轨水平。  (2)滑块A置于光电门1的左侧,滑块B静置于两光电门之间,给滑块A一个向右的初速度,滑块A与静止的滑块B发生碰撞且不粘连。与光电门1相连的计时器显示的挡光时间为Δt1,与光电门2相连的计时器先后显示的两次挡光时间分别为Δt2和Δt3。为使滑块A能通过光电门2,则m1　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)m2;该装置在用于“验证动量守恒定律”时 　　　　(选填“需要”或“不需要”)测出挡光片的宽度d。  滑块上的挡光片经过两个光电门的挡光时间相等 大于 不需要 返回目录 考点一 考点二 实验8　验证动量守恒定律 (3)若两滑块发生的是弹性碰撞,则下列等式成立的是　　　　。  A.m1Δt1=m2Δt2+m1Δt3 B. C. D. B 返回目录 考点一 考点二 实验8　验证动量守恒定律 解析 (1)打开气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的挡光片经过两个光电门的挡光时间相等时,可认为气垫导轨水平。 (2)为使滑块A能通过光电门2,则防止滑块A碰后反弹,则滑块的质量m1大于m2;实验要验证的关系式m1v0=m1v1+m2v2,其中v0=,v1=,v2=,则,即该实验不需要测出挡光片的宽度d。 (3)若两滑块发生的是弹性碰撞,则m1m1m2,联立可得,故选B。 返回目录 考点一 考点二 实验8　验证动量守恒定律 考点二　创新拓展实验 角度一　实验器材、数据获取上的创新 例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,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; 甲 实验8　验证动量守恒定律 考点一 考点二 返回目录 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。 乙 丙 实验8　验证动量守恒定律 考点一 考点二 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”)。  1 0.20 B 实验8　验证动量守恒定律 考点一 考点二 返回目录 解析 (1)从图上可以看出1 s时速度改变,即这时碰撞。 (2)碰撞前B的速度vB=v==0.20 m/s。 (3)碰前A的速度vA= cm/s=0.50 m/s 碰后A的速度vA'= cm/s=0.36 m/s 碰后B的速度vB'= cm/s=0.50 m/s 根据动量守恒,则有mAvA+mBvB=mAvA'+mBvB',代入数据解得=2,说明B的质量是200 g。 实验8　验证动量守恒定律 考点一 考点二 返回目录 角度二　验证思路、探究目的上的创新 例4 (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。 实验8　验证动量守恒定律 考点一 考点二 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。 实验8　验证动量守恒定律 考点一 考点二 返回目录 (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 存在空气阻力;硬币大小不能忽略,不可视为质点等 实验8　验证动量守恒定律 考点一 考点二 返回目录 解析 (1)甲碰撞乙,为了使碰撞后甲的速度方向不变,则甲的质量应该大于乙的质量,已知一元硬币的质量大于一角硬币的质量,所以甲选用的是一元硬币。 (2)对甲,从O到P做匀减速直线运动,设甲到O 点时的速度大小为v0,加速度a==μg,由公式v2=2ax得,=2μgs0,故v0=。 (3)根据动量守恒定律可得,m1v0=m1v1+m2v2,由(2)得v0=,同理可得v1=,v2=,所以m1=m1+m2,故。 (4)存在空气阻力;硬币大小不能忽略,不可视为质点等。 实验8　验证动量守恒定律 考点一 考点二 返回目录 $