2025屆新高考物理熱點沖刺復(fù)習(xí)：實驗：驗證動量守恒定律

問題1.動量守恒定律表達式？問題2.動量守恒定律條件？m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)受外力的合力為零問題3:如何驗證其動量守恒？要測量哪些量？2025屆新高考物理熱點沖刺復(fù)習(xí)

實驗驗證動量守恒定律方案一:利用氣墊導(dǎo)軌驗證方案三：利用長木板上兩車碰撞驗證方案二：利用斜槽滾球完成驗證一.實驗原理m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′二.實驗方案方案一:利用氣墊導(dǎo)軌驗證實驗器材:氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計時器、天平、滑塊、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、撞針、橡皮泥等三種方式分別探究②如圖，在滑塊兩端裝上彈簧,使兩滑塊相互碰撞。③如圖，在兩滑塊上分別裝上撞針和橡皮泥，二者相碰撞后粘在一起。①如圖，用細線將彈簧片拉成弓形，放在兩個滑塊之間，并使它們靜止，然后燒斷細線，兩滑塊隨即向相反方向運動。該實驗過程如何確定系統(tǒng)F合=0？導(dǎo)軌一定要水平（一）研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時的動量守恒實驗裝置如圖所示。將斜槽固定在鐵架臺上，使槽的末端水平。讓入射小球從斜槽上滾下，跟放在斜槽末端的另一個被碰小球發(fā)生正碰。1.兩個小球的質(zhì)量和體積大小有沒有要求？2.怎樣測量兩球碰撞前后瞬間的速度呢？3.實驗中是否可以不測量速度的具體數(shù)值？4.實驗裝置中的重垂線起什么作用？5.如何記錄并測量小球飛出的水平距離？6.需要驗證動量守恒的關(guān)系式是什么？（二）研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒實驗?zāi)康模?）驗證動量守恒定律。（2）體會將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換為易測量的物理量的實驗設(shè)計思想。實驗器材斜槽軌道、半徑相等的鋼球和玻璃球、白紙、復(fù)寫紙、小鉛錘、天平（附砝碼）、毫米刻度尺、圓規(guī)。實驗裝置示意圖（二）研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒實驗原理與設(shè)計質(zhì)量分別為m1和m2的兩小球A、B發(fā)生正碰，若碰撞前球A的速度為v1，球B靜止，碰撞后的速度分別為v1'和v2'，根據(jù)動量守恒定律，應(yīng)有：m1v1=m1v1'+m2v2'。

可采用“探究平拋運動的特點”實驗中測量平拋初速度的方法，設(shè)計實驗裝置如圖所示。讓球A從同一位置C釋放，測出不發(fā)生碰撞時球A飛出的水平距離lOP，再測出球A、B碰撞后分別飛出的水平距離lOM、lON，如圖所示。只要驗證m1lOP=m1lOM+m2lON，即可驗證動量守恒定律。實驗步驟（1）取兩個大小相同的小球，用天平測出兩個小球的質(zhì)量m1、m2。（2）將斜槽固定在桌邊并使其末端水平。在地板上鋪白紙和復(fù)寫紙，通過小鉛錘將斜槽末端在紙上的投影記為點O。（3）首先讓球A從斜槽點C由靜止釋放，落在復(fù)寫紙上，如此重復(fù)多次。（4）再將球B

放在槽口末端，讓球A從點C由靜止釋放，撞擊球B，兩球落到復(fù)寫紙上，如此重復(fù)多次。（5）取下白紙，用圓規(guī)找出落點的平均位置點P、點M和點N，用刻度尺測出lOP、lOM

和lON。（6）改變點C

位置，重復(fù)上述實驗步驟。數(shù)據(jù)分析及討論（1）將測量的數(shù)據(jù)記入你設(shè)計的表格中，并分析數(shù)據(jù)，形成結(jié)論。（2）分析該實驗中實驗誤差的主要來源，并提出減小實驗誤差的方法。除氣墊導(dǎo)軌和小球碰撞實驗外，你還能想到其他實驗方案嗎?方案二：利用長木板上兩車碰撞完成驗證1．實驗器材光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥．2.實驗過程(1)測質(zhì)量(2)安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，如圖(3)實驗：接通電源，讓小車A運動，小車B靜止，兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一個整體運動．通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間，算出速度．(4)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗．(5)驗證：m1v1＝(m1+m2)v共該實驗過程如何確定系統(tǒng)F合=0？平衡摩擦方案三：利用斜槽滾球完成驗證1．實驗器材斜槽、小球(兩個)、天平、復(fù)寫紙、白紙、圓規(guī)、鉛垂線等．m1·OP＝m1·OM＋m2·ON實驗過程(1)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)如圖所示安裝實驗裝置，調(diào)整固定斜槽使斜槽末端切線水平。(3)白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。(4)不放被撞小球，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)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心P就是小球落點的平均位置。(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次。用步驟(4)的方法，標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。(6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數(shù)據(jù)填入自制的表中。計算m1OP及m1OM＋m2ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。三、注意事項①斜槽末端的切線必須水平；②入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；③選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；④實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變．1．前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進行驗證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，應(yīng)確保導(dǎo)軌水平(2)若利用兩小車相碰進行驗證，要平衡阻力．(3)若利用平拋運動規(guī)律進行驗證：誤差:主要為測量、計算誤差1.用如圖所示的裝置可以驗證動量守恒定律，在滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架，它們的上端裝有等寬的擋光片．(1)實驗前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，借助光電門來檢驗氣墊導(dǎo)軌是否水平的方法是______．(2)為了研究兩滑塊所組成的系統(tǒng)在彈性碰撞和完全非彈性碰撞兩種情況下的動量關(guān)系，實驗分兩次進行．第一次：將滑塊A置于光電門1的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當位置．給A一個向右的初速度，通過光電門1的時間為Δt1，A與B碰撞后又分開，滑塊A再次通過光電門1的時間為Δt2，滑塊B通過光電門2的時間為Δt3.第二次：在兩彈性碰撞架的前端貼上雙面膠，同樣讓滑塊A置于光電門1的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當位置．給A一個向右的初速度，通過光電門1的時間為Δt4，A與B碰撞后粘連在一起，滑塊B通過光電門2的時間為Δt5.(1)使其中一個滑塊在導(dǎo)軌上運動，看滑塊經(jīng)過兩光電門的時間是否相等，若相等，則導(dǎo)軌水平2．如圖5，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)下列器材選取或?qū)嶒灢僮鞣蠈嶒炓蟮氖茿．可選用半徑不同的兩小球B．選用兩球的質(zhì)量應(yīng)滿足m1>m2C．小球m1每次必須從斜軌同一位置釋放D．需用秒表測定小球在空中飛行的時間(2)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．小球開始釋放的高度hB．小球拋出點距地面的高度HC．小球做平拋運動的水平射程BCC(3)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影點．實驗時，先將入射球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP.然后把被碰小球m2靜止放在軌道的水平部分，再將入射小球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)．還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(4)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為________________________[用(2)中測量的量表示]；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)該滿足的表達式為________________________[用(2)中測量的量表示]．ADEm1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

3.如圖所示是用來驗證動量守恒定律的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子的邊緣有一豎直立柱．實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高．將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上．釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點．測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒．現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b、C點與桌子邊沿間的水平距離為c，彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2.(1)還需要測量的量是____和______________．(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為______________．(忽略小球的大小)立柱高h桌面離水平地面的高度H

BCD

8.551.45.某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗，實驗裝置如圖（a）所示。在小車M的前端粘有橡皮泥，給小車一初速度使之做勻速運動，之后與原來靜止的小車N相碰并粘成一體，二者繼續(xù)做勻速運動。在小車M后連接著紙帶，打點計時器使用電源的頻率為50Hz，長木板一端墊著小木片以平衡摩擦力。（1）若已得到打點紙帶并測得各計數(shù)點間距如圖（b）所示。A為運動起點，則應(yīng)選擇