高考总复习物理课件6-4-实验七验证动量守恒定律

物理高三一轮总复习课件实验七验证动量守恒定律01020304备选训练

实验基础梳理

实验热点突破热点一教材原型实验

实验热点突破热点二实验拓展创新

原理装置图操作要领碰撞前：p＝m1v1＋m2v2碰撞后：p′＝m1v1′＋m2v2′(1)测质量：用天平测出两球的质量(2)安装：斜槽末端切线必须沿水平方向(3)起点：入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放(4)铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。(5)测距离：用小球平抛的水平位移替代速度，用刻度尺量出O到所找圆心的距离。实验基础梳理一、实验原理与操作实验基础梳理二、数据处理1．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自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。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1所示。2．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，看在误差允许的范围内是否成立。注意事项(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。(2)选质量较大的小球作为入射小球，即m入＞m被碰。(3)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。误差分析(1)主要来源于质量m1、m2的测量。(2)小球落点的确定。(3)小球水平位移的测量。实验热点突破【例1】如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是__________。(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_____________[用(2)中测量的量表示]。转到解析答案(1)C

(2)ADE

(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP命题角度1实验原理及操作步骤实验热点突破转回原题(1)安装器材时要注意：固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿_____方向。(2)某次实验中，得出小球落点情况如图4所示(单位是cm)，P′、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心)，若入射小球和被碰小球质量之比为m1∶m2＝4∶1。则两球碰撞前的总动量为__________(用m1表示)，碰撞后的总动量为__________(用m1表示)在实验误差允许的范围内两球碰撞过程中动量________。实验热点突破命题角度2数据处理及分析【例2】某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来“探究碰撞过程中的不变量”，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。答案(1)水平(2)0.256m1

0.255m1守恒转到解析实验热点突破解析(1)为保证小球滚落后做平抛运动，斜槽末端的切线要沿水平方向。(2)碰撞前：p＝m1·OP′＝0.256m1碰撞后：p′＝m1·OM＋m2·ON＝0.155m1＋0.4m2＝0.255m1由以上计算可知，在实验误差允许的范围内，两球碰撞过程中动量守恒。答案

(1)水平(2)0.256m1

0.255m1守恒转回原题实验热点突破热点二实验拓展创新命题角度1利用气垫导轨验证动量守恒定律【例3】某同学现用如图甲所示的气垫导轨和光电门装置来“验证动量守恒定律”，在气垫导轨右端固定一弹簧，滑块b的右端有强粘性的胶水。滑块a和挡光片的总质量为m1＝0.620kg，滑块b的质量为m2＝0.410kg，实验步骤如下：①按图安装好实验器材后，接通气源，先将滑块a置于气垫导轨上，然后调节底脚螺丝，直到轻推滑块后，滑块上的挡光片通过两个光电门的时间________；②将滑块b置于两光电门之间，将滑块a置于光电门1的右端，然后将滑块a水平压缩弹簧，滑块a在弹簧的作用下向左弹射出去，通过光电门1后继续向左滑动并与滑块b发生碰撞；③两滑块碰撞后粘合在一起向左运动，并通过光电门2；④实验后，分别记录下滑块a挡光片通过光电门1的时间t1，两滑块一起运动挡光片通过光电门2的时间t2。(1)完成实验步骤①中所缺少的内容。相等实验热点突破(1)完成实验步骤①中所缺少的内容。(2)实验前用一游标卡尺测得挡光片的宽度d如图乙所示，则d＝________cm。(3)设挡光片通过光电门的时间为Δt，则滑块通过光电门的速度可表示为v＝________(用d、Δt表示)。(4)实验中测得滑块a经过光电门1的速度为v1＝2.00m/s，两滑块经过光电门2的速度为v2＝1.20m/s，将两滑块和挡光片看成一个系统，则系统在两滑块相互作用前、后的总动量分别为p1＝________kg·m/s，p2＝________kg·m/s(结果均保留3位小数)。答案(1)相等(2)1.550

(3)d/Δt

(4)1.240

1.236实验热点突破转回原题实验热点突破转到解析①增加物块A开始下滑时的高度②让碰撞点尽量接近斜面底端实验热点突破转回原题【例4】(2020·黑龙江哈尔滨六中检测)某实验小组利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律。实验的主要步骤如下：(1)用游标卡尺测量小球A、B的直径d，其示数均如图乙所示，则直径d＝________mm，用天平测得球A、B的质量分别为m1、m2。(2)用两条细线分别将球A、B悬挂于同一水平高度，且自然下垂时两球恰好相切，球心位于同一水平线上。(3)将球A向左拉起使其悬线与竖直方向的夹角为α时由静止释放，与球B碰撞后，测得球A向左摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为θ1，球B向右摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为θ2。(4)若两球碰撞前后的动量守恒，则其表达式为________________；若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的表达式为________________。(用测量的物理量表示)课堂互动20.0转到解析课堂互动转回原题命题角度：利用光滑桌面上两车的碰撞验证动量守恒定律拓展训练2(2020·安徽蚌埠三模)如图所示为“验证动量守恒定律”的实验装置，两个带有等宽遮光条的滑块A、B的质量分别为mA、mB，在A、B间锁定一压缩的轻弹簧，将其置于气垫导轨上。已知A到C与B到D的距离相等，遮光条的宽度为d。接通充气开关，解除弹簧的锁定，弹簧将两滑块沿相反方向弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t1和t2。(1)本实验需要调节气垫导轨水平，调节方案是___________________________________________________________________________________________________。(2)调节导轨水平后进行实验，若关系式_________成立，则说明该实验动量守恒。(3)某次实验未接通充气开关，锁定时弹簧压缩的长度不变，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t3和t4，两滑块与导轨间的动摩擦因数相同，若要测出该动摩擦因数，还需要测量的量是______________________。课堂互动(3)两滑块到光电门的距离接通充气开关，调节导轨使滑块能静止在导轨上或使滑块经两个光电门的时间相等转到解析课堂互动转回原题备选训练1.某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并黏在一起继续做匀速运动，如图所示。在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50Hz。(1)若已得到打点纸带如图8所示，并测得各计数点间的距离。则应选图中________段来计算A碰前的速度，应选________段来计算A和B碰后的速度。(2)已测得小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg，则由以上结果可得碰前mAvA＋mBvB＝________kg·m/s，碰后mAvA′＋mBvB′＝________kg·m/s。(3)从实验数据的处理结果来看，A、B碰撞的过程中，可能哪个物理量是不变的？______________。

BC

转到解析DE

0.420

0.417

mv备选训练转回原题2．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦，我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律，实验装置如图10所示，采用的实验步骤如下：

a．松开手的同时，记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰到C、D挡板时计时器结束计时，分别记下A、B到达C、D的运动时间t1和t2。

b．在A、B间水平放入一个轻弹簧，用手压住A、B使弹簧压缩，放置在气垫导轨上，并让它静止在某个位置。

c．给导轨送气，调整气垫导轨，使导轨处于水平。

d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离l1，B的右端至D板的距离l2。(1)实验步骤的正确顺序是__________。

(2)实验中还需要的测量仪器是__________，还需要测量的物理量是___________________。

(3)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是___________________。备选训练解析显隐cbda天平两滑块的质量m1、m23．用如图11甲所示装置通过半径相同的A、B两球碰撞来验证动量守恒定律，实验时先使质量为mA的A球从斜槽上某一固定点G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，把质量为mB的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，得到了如图乙所示的三个落地处。(1)请在图乙中读出OP＝______cm。(2)由乙图可以判断出R是______球的落地点，Q是______球的落地点。(3)为了验证碰撞前后动量守恒，该同学只需验证表达式___________________________。备选训练解析显隐17.5B

AmAOQ＝mAOP＋mBOR

备选训练