实验8　验证动量守恒定律-2027版高考物理一轮复习

物理实验8验证动量守恒定律目录12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。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。

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。(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。(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。3.数据处理验证的表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON。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。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。(

)××√(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。(

)×√×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(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)。

BA

丙22.00

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。(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

B

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200.0g和400.0g;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200.0g的滑块是

(填“A”或“B”)。

10.20B

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。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