2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)專題六動量實驗七驗證動量守恒定律課件

實驗七驗證動量守恒定律1.實驗原理在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前、后物體的速度v、v'，算出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p'＝m1v1'＋m2v2'，看碰撞前后動量是否守恒.2.實驗器材斜槽，大小相等、質(zhì)量不同的小鋼球兩個，鉛垂線，白紙，復(fù)寫紙，天平，刻度尺，圓規(guī).3.注意事項(1)前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿這條直線運動.(2)進行實驗，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m1＞m2，防止碰后m1被反彈.4.誤差分析(1)系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：①碰撞是否為一維碰撞.②實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡了摩擦力等.(2)偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量.(3)減小誤差的措施.①設(shè)計方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動量守恒的條件.②采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差.命題一課標教材原型實驗[基礎(chǔ)考查]例1如圖所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系.(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量______(填選項前的符號)，間接地解決這個問題.

A.小球開始釋放高度hB.小球拋出點距地面的高度HC.小球做平拋運動的射程(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影.實驗時先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測出平拋射程OP.然后把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù).接下來要完成的必要步驟是________(填選項前的符號).

A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B.測量小球m1開始釋放的高度hC.測量拋出點距地面的高度HD.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE.測量平拋射程OM、ON

(5)有同學(xué)認為，上述實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì)，其他條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的射程增大.請你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球m2平拋運動射程ON的最大值為________cm.

【答案】(1)C

(2)ADE或(DEA或DAE)(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP

m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2(4)14

2.9

1～1.01

(5)76.8

變式1

(2022年汕頭模擬)小羽同學(xué)用圖甲所示裝置驗證動量守恒定律(水平地面依次鋪有復(fù)寫紙和白紙).實驗時，先讓入射球mA，多次從斜軌上C位置靜止釋放；然后，把被碰小球mB靜置于軌道的末端，再將入射小球mA從斜軌上C位置靜止釋放，與小球mB相撞，多次重復(fù)此步驟，用最小圓圈法分別找到小球的平均落點M、P、N，圖中O點為小球拋出點在水平地面上的垂直投影.(1)關(guān)于此碰撞實驗，下列說法正確的是________.

A.復(fù)寫紙和白紙依次鋪好后，實驗過程中白紙的位置不能再移動B.需要測量A球或B球的直徑C.入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等，且大小相同D.需要測量A球和B球的質(zhì)量mA和mB(2)為了減少實驗誤差，有同學(xué)提出斜槽傾斜部分的軌道應(yīng)盡量光滑，你認為這種說法對嗎?并再提出一種減少實驗誤差的方法：____________________________________.

(3)如圖乙所示，測量出平均水平位移OM、OP、ON的長度x1、x2、x3，若兩球相碰前后的總動量守恒，碰撞屬于彈性碰撞，則其表達式可表示為____________.

【答案】(1)AD

(2)不正確.斜槽末端必須要調(diào)成水平；多次實驗取小球落地的平均落地點；選擇質(zhì)量較大且半徑較小的小球做實驗等(任選一種即可)

(3)x2＋x1＝x3【解析】(1)復(fù)寫紙和白紙依次鋪好后，實驗過程中白紙的位置不能再移動，A正確；該實驗中兩球從同一點拋出，則不需要測量A球或B球的直徑，B錯誤；為防止入射球碰后反彈，入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，為保證兩球正碰，則兩球大小要相同，C錯誤；實驗要驗證的關(guān)系是mAv0＝mAv1＋mBv2.兩球碰后均做平拋運動，落地時間相同，則水平位移與速度成正比，則要驗證的關(guān)系式是mAOP＝mAOM＋mBON，則實驗中需要測量A球和B球的質(zhì)量mA和mB，D正確.

命題二實驗拓展創(chuàng)新[創(chuàng)新考查]設(shè)計創(chuàng)新

(1)利用動量守恒、機械能守恒計算彈丸的發(fā)射速度(2)減小實驗誤差的措施，體現(xiàn)了物理知識和物理實驗的實用性、創(chuàng)新性和綜合性器材創(chuàng)新

(1)利用鋁質(zhì)導(dǎo)軌研究完全非彈性碰撞(2)利用閃光照相機記錄立方體滑塊碰撞前后的運動規(guī)律，從而確定滑塊碰撞前后的速度過程創(chuàng)新例2

(2022年全國卷)利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究.讓質(zhì)量為m1的滑塊A與質(zhì)量為m2的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小v1和v2，進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞.完成下列填空：(1)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平.(2)測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg.要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為________kg的滑塊作為A.

(3)調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離s1與B的右端到右邊擋板的距離s2相等.(4)使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間t1和t2.(5)將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟(4).多次測量的結(jié)果如下表所示.項目12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.460.31k20.330.330.33

變式2某同學(xué)用如圖所示裝置驗證動量守恒定律.在上方沿斜面向下推一下滑塊A，滑塊A勻速通過光電門甲，與靜止在兩光電門間的滑塊B相碰，碰后滑塊A、B先后通過光電門乙，采集相關(guān)數(shù)據(jù)進行驗證.(最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力)(1)下列所列物理量哪些是必須測量的(

)A.滑塊A的質(zhì)量mA，滑塊B的質(zhì)量mBB.遮光片的寬度d(滑塊A與滑塊B上遮光片寬度相等)C.本地的重力加速度gD.滑塊A、B與長木板間的動摩擦因數(shù)μE.滑塊A、B上遮光片通過光電門的時間(2)滑塊A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)分別為μA、μB，質(zhì)量分別為mA、mB，要完成本實驗，它們需要滿足的條件是________.

A.μA＞μB，mA＞mBB.μA＞μ