实验8：验证动量守恒定律课件2027届高三物理一轮复习

第6讲实验8:验证动量守恒定律强基础·教考衔接一、实验目的验证动量守恒定律。二、实验思路在一维碰撞中,测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v',找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p'=m1v1'+m2v2',看碰撞前后动量是否守恒。[方案一]利用气垫导轨完成一维碰撞实验1.实验器材气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、游标卡尺等。2.进行实验(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。

作用是减少摩擦力

(3)实验:接通电源,利用配套的数字计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量;②改变滑块的初速度)。

[方案二]利用斜槽滚球验证动量守恒定律1.实验器材斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、刻度尺等。2.进行实验(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:按照如图所示的原理图安装实验装置,调整固定斜槽使斜槽底端水平。

保证平抛(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。

确定水平运动初始点(4)单球找点: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所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。(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,如图所示。改变入射小球的释放高度,重复实验。3.数据记录分析处理(1)小球水平射程的测量:连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。(2)验证的表达式:m1·lOP=m1·lOM+m2·lON。三、误差分析1.系统误差:主要来源于实验器材及实验操作等。(1)碰撞是否为一维碰撞。(2)气垫导轨是否完全水平,入射小球的释放高度存在差异。2.偶然误差:主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量。四、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,给滑块的初速度应沿着导轨的方向。(2)若利用平抛运动规律进行验证,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。研考点·精准突破考点一教材原型实验考向一方案一的考查典题1(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。

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B

考向二方案二的考查典题2

[一题多变](2024全国新课标卷)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上,轨道末端水平,右侧端点在水平木板上的垂直投影为O,木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放,a从轨道右端水平飞出后落在木板上;重复多次,测出落点的平均位置P与O点的距离xP。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点,再将小球a从Q处由静止释放,两球碰撞后均落在木板上;重复多次,分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN。完成下列填空:(1)记a、b两球的质量分别为ma、mb,实验中须满足条件ma

(选填“>”或“<”)mb。(2)如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式

,则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中,用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度,依据是

。>maxP=maxM+mbxN从同一高度做平抛运动的两个小球,运动时间相同,水平位移可代替水平飞出时的速度

考点二实验的改进与创新考向一实验器材创新典题3(2025安徽合肥三模)为了验证动量守恒定律,某实验小组制作了如图所示的实验装置。用3D打印机打印出两个质量分别为m1、m2且底面粗糙程度相同的物块A、B,将左侧带有挡板的长木板固定在水平面上,挡板右侧固定一个轻弹簧,弹簧处于原长时其右端在木板上的O点,在O点右侧依次并排放置A、B(A、B紧挨着),A与弹簧接触但未压缩弹簧。实验步骤如下:①保持B不动,用手拿着A向左将弹簧压缩至位置P;②松手释放A,弹簧恢复原长时A与B发生碰撞,碰后两物块均向右运动一段距离停下,如图所示,测得A、B静止时它们的左侧面与O点的距离分别为x1、x2;③拿走B,用手拿着A再次将弹簧压缩至位置P,然后松手释放,测得A停下时其左侧面到O点的距离为x0,如图所示,又测得A沿运动方向的宽度为L。

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考向二实验方案的改进典题4(2025江西九江三模)为了探究碰撞过程中的守恒量,某兴趣小组设计了如图所示的实验。先让质量为m1的小球从凹形槽顶端由静止滑下,经过O点水平抛出落在斜面上的P点。再把质量为m2的小球静止放在凹形槽末端O点,让质量为m1的小球仍从凹形槽顶端由静止滑下,与质量为m2的小球碰撞