2021年高考物理一轮复习第六章动量和动量守恒定律第3讲实验

1、2021年高考物理一轮复习第六章动量和动量守恒定律第3讲实验方法方加加减减第3讲实验：验证动量守恒定律微知识验证动量守恒定律方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验（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。（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（改变滑块的质量；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。方案二：利用等长悬线悬挂等大的小球完成一维碰撞实验。（1）测质量：用天平测出 两小球的质量ml、m2。 （2）安装：把两个等大的小球用等长悬线悬挂起来。（3）实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰

2、。（4）测速度：通过测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰 撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。（5）改变条件：改变碰撞条件，重复 实验。（6）验证：一维碰撞中的动量守恒。方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验。（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。（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。 x（4）测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由丫 =算出速度。 t（5）改变

3、条件：改变碰撞条件、重复实验。（6）验证：一维碰撞中的动量守恒。方案四：利用等大的小球做平抛运动完成一维碰撞实验。（1）先用天平测出小球质量 ml、 m2。方法方加加减减(2)按图所示那样安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端切线水平，调节 实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，旦碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心连线与 轨道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平。(3)在地上铺一张白纸，在白纸上 铺放复写纸。(4)在白纸上记下重垂线所指的位置0,它表示入射球ml碰前的位置。(5)先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽 可能小的圆把所有的小球落点圈在里

4、面，圆心就是入射球发生碰撞前的落地点P。(6)把被碰小球放在斜槽末端上，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复 10次，仿步骤求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置No (7) 过。和N在纸上作出一直线。(8)用刻度尺量出线段0M、OP、0N的长度。把两小球的质量和相应的数值代入ml-0Pml - 0M+m2 ON,看是否成立。(9)整理实验器材放回原处。一、思维辨析(判断正误，正确的画“ ，错误的画“X ) 1.在上面的方案一 中气垫导轨必须调整成水平状态。(C 2.在上面的方案二中两小球相撞时球心应位于同 一高度。(V) 3.在上面的方案四中入射小球质量应小于被撞小

5、球质量。(X) 4.在上面 的方案四中需测出桌面到水平地面的高度。(X)二、对点微练.(实验原理)在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为ml,被碰球b 的质量为m2,小球的半径为r,各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确 的是()方法方加加减减A.入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球B.让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射球从斜槽上不同的位置滚下 C.要验证的表达式是ml0N=ml0M+m20P D.要验证的表达式是ml0P=ml0M+m20N解析在此装置中，应使入射球的质量大于被碰球的质量，防止入射球反弹或静止， 故A项错；入射球每次滚下必须从斜槽的

6、同一位置，保证每次碰撞都具有相同的初动量，故B项错：两球做平抛运动时都具有相同的起点，故应验证的关系式为mlOP=mlOM+m2ON, D项对，C项错。答案D2.（数据处理）如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一 穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲量时，随即启动打点计时器。甲车运动 一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动。甲乙纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图乙所示，电源频率为50 Hz,则碰 撞前甲车运动速度大小为 m/s,甲、乙两车的质量之比m甲：皿乙=。 解析由纸带及刻度尺可得碰前甲车的速度为12X10vl= m/s = 0.6 m/s。

7、0. 02-33方法方加加减减碰后两车的共同速度8X10v2= m/s = 0.4 m/s。0. 02由动量守恒定律有-3m 甲 vl= （m 甲+m 乙）v2。由此得甲、乙两车的质量比m 甲 v20. 42 = = =。m 乙 vlv20. 6 0. 41答案0.6 2 ： 1见学生用书P099微考点实验原理和数据处理核I心I微I讲.在各个方案中都要求碰撞的两物体保持“水平”和“正碰”。.在方案四中入射小球的质量要大于被碰小球的质量，防止碰后入射小球反弹。典I例I微探【例】某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装 置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架

8、等组成。在空腔导轨的两个工 作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷 出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误 差。下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平。向气垫导轨通入压 缩空气。把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹 射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始 终在水平方向。使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳。把滑块2放在气垫导轨的中间，已知碰后两滑块一起运动。4方法方加加减减先，然后，让滑块带动纸带一起运动。

9、取下 纸带，重复步骤，选出较理想的纸带如图乙所示。测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g. (1) 试着完善实验步骤的内容。(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用前质量与速度的 乘积之和为 kg m/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为kg m/s。(结果保留三位有效数字)(3)试说明问中两结果不完全相等的主要原因是。【解题导思】(1)碰撞前系统的总动量的表达式，碰撞后系统的总动量的表达式。答：碰撞前系统 总动量mlvl,碰撞后系统总动量(ml + m2)v0 (2)纸带和滑块受到的阻力对实验会产生影 响吗？答：阻

10、力对实验会产生影响，会使总动量减小。解析(1)使用打点计时器时应先接通电源，后放开滑块1。 (2)作用前滑块1的速度 vl =0.2m./s = 2 m/s,其质量与速度的乘积为0. 310X2 kg - m/s = 0. 10. 1680. 620 kg - m/s,作用后滑块1和滑块2具有相同的速度丫= m/s = 1.2 m/s,其质量0. 14 与速度的乘积之和为(0. 310 + 0. 205)X1.2 kg m/s = 0. 618 kg - m/s0 (3)相互 作用前后动量减小的主要原因是纸带与打点计时器的限位孔有摩擦。答案(1)接通打点 计时器的电源 放开滑块1 (2)0. 620 0.618(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦题I组I微!练1.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 打点计时器所用电源频率为50 Hz,长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。(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