適用于新教材2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第七章動量守恒定律實驗八驗證動量守恒定律粵教版

試驗八驗證動量守恒定律目標(biāo)要求1.理解動量守恒定律成立的條件，會利用不同案例驗證動量守恒定律.2.知道在不同試驗案例中要測量的物理量，會進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及誤差分析．試驗技能儲備一、試驗原理在一維碰撞中，測出相碰的兩物體的質(zhì)量m1、m2和碰撞前、后物體的速度v1、v2、v1′、v2′，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、后動量是否相等．二、試驗方案及試驗過程案例一：探討氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒1．試驗器材氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等．2．試驗過程(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊的質(zhì)量．(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌，如圖所示．(3)試驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種狀況下碰撞前、后的速度．(4)變更條件，重復(fù)試驗：①變更滑塊的質(zhì)量；②變更滑塊的初速度大小和方向．(5)驗證：一維碰撞中的動量守恒．3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)滑塊速度的測量：v＝eq\f(Δs,Δt)，式中Δs為滑塊上擋光片的寬度(儀器說明書上給出，也可干脆測量)，Δt為數(shù)字計時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門的時間．(2)驗證的表達(dá)式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.案例二：探討斜槽末端小球碰撞時的動量守恒1．試驗器材斜槽、小球(兩個)、天平、復(fù)寫紙、白紙、圓規(guī)、鉛垂線等．2．試驗過程(1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球．(2)安裝：依據(jù)如圖甲所示安裝試驗裝置．調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平．(3)鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好．登記鉛垂線所指的位置O.(4)放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把全部的小球落點圈在里面．圓心P就是小球落點的平均位置．(5)碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度(同步驟(4)中的高度)自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)試驗10次．用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N，如圖乙所示.(6)驗證：連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數(shù)據(jù)填入表中，最終代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．(7)整理：將試驗器材放回原處．3．?dāng)?shù)據(jù)處理驗證的表達(dá)式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.三、留意事項1．前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”．2．案例提示(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，應(yīng)確保導(dǎo)軌________．(2)若利用平拋運動規(guī)律進(jìn)行驗證：①斜槽末端的切線必需水平；②入射小球每次都必需從斜槽________________由靜止釋放；③選質(zhì)量較________的小球作為入射小球；④試驗過程中試驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變．考點一教材原型試驗考向1探討氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒例1(2024·全國甲卷·23)利用圖示的試驗裝置對碰撞過程進(jìn)行探討．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(jìn)而分析碰撞過程是否為彈性碰撞．完成下列填空：(1)調(diào)整導(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)整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以確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從碰撞時刻起先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，變更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；12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.46k＝eq\f(v1,v2)0.31k20.330.330.33(6)表中的k2＝________(保留2位有效數(shù)字)；(7)eq\f(v1,v2)的平均值為______(保留2位有效數(shù)字)；(8)理論探討表明，對本試驗的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由eq\f(v1,v2)推斷．若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則eq\f(v1,v2)的理論表達(dá)式為__________________(用m1和m2表示)，本試驗中其值為________________(保留2位有效數(shù)字)，若該值與(7)中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi)，則可認(rèn)為滑塊A與滑塊B在導(dǎo)軌上的碰撞為彈性碰撞．考向2探討斜槽末端小球碰撞時的動量守恒例2(2024·廣東東莞市調(diào)研)碰撞的復(fù)原系數(shù)的定義式為e＝eq\f(v2－v1,v10－v20)，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后兩物體的速度．若e＝1，則為彈性碰撞；e<1則為非彈性碰撞．某同學(xué)利用驗證動量守恒定律的試驗裝置(如圖所示)測量兩小球碰撞的復(fù)原系數(shù)，試驗中運用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2，且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量．試驗步驟如下：安裝好試驗裝置，做好測量前的打算，并登記重垂線所指的位置O.第一步：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上．重復(fù)多次，用完可能小的圓把小球的全部落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置．其次步：把小球2放在斜槽前端邊緣處的C點，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞．重復(fù)多次，并運用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點的平均位置．第三步：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度．上述試驗中，(1)N點是________的平均位置；A．小球1與小球2碰撞后小球1落點B．小球2落點C．不放小球2，小球1落點(2)用測量量表示的復(fù)原系數(shù)的表達(dá)式為e＝____________________；(3)三個落地點距O點的距離OM、OP、ON與試驗所用的小球質(zhì)量無關(guān)的是________；(4)若測得小球1與小球2的質(zhì)量分別為m1、m2，則當(dāng)________＝m1OM＋________，說明碰撞過程動量守恒．考點二探究創(chuàng)新試驗考向1試驗裝置的創(chuàng)新例3如圖為驗證動量守恒定律的試驗裝置，試驗中選取兩個半徑相同、質(zhì)量不等的小球，按下面步驟進(jìn)行試驗：①用天平測出兩個小球的質(zhì)量分別為m1和m2；②安裝試驗裝置，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，再將一斜面BC連接在斜槽末端；③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，標(biāo)記小球在斜面上的落點位置P；④將小球m2放在斜槽末端B處，仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，分別標(biāo)記小球m1、m2在斜面上的落點位置；⑤用毫米刻度尺測出各落點位置到斜槽末端B的距離．圖中M、P、N三點是試驗過程中登記的小球在斜面上的三個落點位置，從M、P、N到B的距離分別為sM、sP、sN.依據(jù)上述試驗步驟，請回答下面問題：(1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿意m1________m2(填“>”“＝”或“<”)；(2)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點是圖中________點，m2的落點是圖中________點；(3)用試驗中測得的數(shù)據(jù)來表示，只要滿意關(guān)系式_____________________________________，就能說明兩球碰撞前后動量是守恒的；(4)若要推斷兩小球的碰撞是否為彈性碰撞，用試驗中測得的數(shù)據(jù)來表示，只需比較________與________________是否相等即可．考向2試驗方案的創(chuàng)新例4某物理愛好小組設(shè)計了如圖甲所示的試驗裝置．在足夠大的水平平臺上的A點放置一個光電門，其右側(cè)摩擦很小，可忽視不計，左側(cè)為粗糙水平面．當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間.接受的試驗步驟如下：A．在小滑塊a上固定一個寬度為d的窄擋光片；B．用天平分別測出小滑塊a(含擋光片)和小球b的質(zhì)量ma、mb；C．a(chǎn)和b間用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的輕短彈簧(與a、b不連接)，靜止放置在平臺上；D．細(xì)線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運動；E．記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t；F．小球b從平臺邊緣飛出后，落在水平地面的B點，用刻度尺測出平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線與B點之間的水平距離s；G．變更彈簧壓縮量，進(jìn)行多次測量．(1)用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度，如圖乙所示，則擋光片的寬度為________mm.(2)針對該試驗裝置和試驗結(jié)果，同學(xué)們做了充分的探討．探討結(jié)果如下：①該試驗要驗證“動量守恒定律”，則只需驗證a、b彈開后的動量大小相等，即__________________＝________________(用上述試驗所涉及物理量的字母表示)；②若該試驗的目的是求彈簧的最大彈性勢能，則彈簧的彈性