2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)学生用-实验八 验证动量守恒定律.docxVIP

实验八验证动量守恒定律

实验原理: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,确定碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p=m1v1+m2v2,验证碰撞前后的动量是否守恒。

方案一:研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒

1.实验操作

(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。

(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(①改变滑块的质量;②改变滑块的初速度大小和方向)。

2.数据处理

(1)滑块的速度:v=ΔxΔt,式中Δx为滑块挡光片的宽度,Δt为光电计时器显示的滑块(挡光片

(2)验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2。

方案二:利用两辆小车完成一维碰撞实验

1.实验操作

(1)测质量:用天平测出两小车的质量。

(2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。

(3)实验:小车B静止,接通电源,让小车A运动,碰撞时撞针插入橡皮泥中,两小车连接成一个整体运动(①改变小车A的初速度;②改变两小车的质量)。

2.数据处理

(1)小车的速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间,由v=ΔxΔ

(2)验证的表达式:m1v1=(m1+m2)v2。

方案三:利用斜槽滚球验证动量守恒定律

1.实验操作

(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:按照如图所示安装实验装置,调整固定槽使斜槽末端水平。

(3)铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。

(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落下,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由静止滚下,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。

2.数据处理

(1)小球的水平射程:连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。

(2)验证的表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON。

考点一教材原型实验

例1(2024·新课标卷,22)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mamb(选填“”或“”)。?

(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

。

例2某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。

(1)关于橡皮泥在本实验中的作用,下列说法正确的是。?

A.改变小车的质量

B.在两车碰撞时起到缓冲作用,防止撞坏小车

C.若在两个小车的碰撞端分别贴上尼龙搭扣(魔术贴),可起到相同的作用

(2)关于实验的操作,下列说法正确的是。?

A.实验前应微调木板的倾斜程度,使小车P能静止在木板上

B.接通打点计时器电源后,应将小车P由静止释放

C.与小车P碰撞前,小车Q应静止在木板上的适当位置

D.加砝码以改变小车质量再次实验,必须再次调整木板倾角

(3)打点计时器每隔0.02s打一次点,实验得到的一条纸带如图乙所示,已将各计数点之间的距离标在图上。则小车P碰撞前的速度为m/s(计算结果保留3位有效数字)。?

(4)测得小车P的总质量为m1,小车Q的总质量为m2,图乙中AB、BC、CD、DE四段长度分别为x1、x2、x3、x4,为了验证动量守恒定律,需要验证的表达式是(用题中所给物理量符号表示)。?

(5)某同学发现系统碰后动量的测量值总是大于碰前动量的测量值,可能的原因是?