【文档说明】(新高考)高考物理一轮复习讲义第7章 实验七 验证动量守恒定律(含解析).doc，共(8)页，863.000 KB，由MTyang资料小铺上传

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实验七验证动量守恒定律目标要求1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用动量守恒定律写出不同方案中动量守恒关系式.2.知道在不同实验方案中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析．实验技能储备一、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′、v

2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否相等．二、实验方案及实验过程方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验1．实验器材气垫导轨、数字计时器、

天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．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1所示．图1(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．3．数据处理(1)滑块速度的测量：v＝ΔxΔt，式中Δx为滑块上挡光

片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．(2)验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.方案二：利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验1．实验器材光

滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．2．实验过程(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，如图2所示．图2(3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一个整体运动．通过纸带上两计数点间的距离及时间，算出速度．(4)改变条件：改变碰

撞条件，重复实验．(5)验证：一维碰撞中的动量守恒．3．数据处理(1)小车速度的测量：v＝ΔxΔt，式中Δx是纸带上相邻两计数点间的距离，可用刻度尺测量，Δt为小车经过Δx的时间，可由打点间隔算出．(2)验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.方案三：利用斜槽

滚球完成一维碰撞实验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3甲所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平．图3(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(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，看在误差允许的范围内是否成立．(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)若利用两小车相碰进行验证，要注意补偿阻力．(3)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．考点一教材原型实验例1(2020·云南曲靖一中高三月考)用如图4所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块A和B相碰的端面上装

上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片．图4(1)实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是________________．(2)为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非弹性

碰撞两种情况下的动量关系，实验分两次进行．第一次：将滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置．给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，A与B碰撞后又分开，滑块A再次通过光电门1的时间为Δt2，滑块B通过光电门2

的时间为Δt3.第二次：在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶，同样让滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置．给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt4，A与B碰撞后粘连在一起，滑块B通过光电门2的时间为Δt5.为完成该实验，还必须测量的物理量有_____

___(填选项前的字母)．A．挡光片的宽度dB．滑块A的总质量m1C．滑块B的总质量m2D．光电门1到光电门2的距离L(3)在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为________________(用已知量和测量量表示)．(4)在第一次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中

机械能守恒，则应该满足的表达式为________________(用已知量和测量量表示)．答案(1)使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导轨水平(2)BC(3)m11Δt4＝(m

1＋m2)1Δt5(4)m1(1Δt1)2＝m1(1Δt2)2＋m2(1Δt3)2解析(1)使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导轨水平．(2)本实验需要验证动量守恒定律，所以在实

验中必须要测量质量和速度，速度可以根据光电门的挡光时间求解，而质量通过天平测出，同时，挡光片的宽度可以消去，所以不需要测量挡光片的宽度，故选B、C.(3)在第二次实验中，碰撞后A、B速度相同，根据动量守恒定律有：m1v1＝(m1＋m2)v2，根据速度公式可知v1＝dΔt4，v2＝dΔt5，代入则有

：m11Δt4＝(m1＋m2)1Δt5.(4)在第一次实验中，碰撞前A的速度为v0＝dΔt1，碰撞后A的速度为vA＝dΔt2，B的速度为vB＝dΔt3，根据机械能守恒定律有：12m1v02＝12m1vA2＋12m2vB2

，代入则有：m1(1Δt1)2＝m1(1Δt2)2＋m2(1Δt3)2.1．如图5，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．图5(1)下列器材选取或实验操作符合实验要求的是________．A．可选用半径不同的两小球B．选用两球的质量应满足m

1>m2C．小球m1每次必须从斜轨同一位置释放D．需用秒表测定小球在空中飞行的时间(2)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．A．小球开始释放的高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的水

平射程(3)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影点．实验时，先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后把被碰小球m2静止放在轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球

m2相撞，并多次重复．还要完成的必要步骤是__________．(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM、ON(4)若两球相碰前后的动量守恒，其表

达式可表示为________________________[用(2)中测量的量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为________________________[用(2)中测量的量表示]．答案(1)BC(2)C(3)ADE(4)m1·OP＝m1·OM＋m2

·ONm1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2解析(2)小球离开轨道后做平抛运动，由H＝12gt2知t＝2Hg，即小球的下落时间相同，则由v＝xt知初速度可用平抛运动的水平射程来表示，选项C正确．(3

)本实验要验证的是m1·OM＋m2·ON＝m1·OP，因此要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程OM和ON，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，没有必要测量小球m1开始释放的高度h和抛出点距地面的高度H.故应完成的步骤是ADE.(4)根据平抛运动规律可知，落地

高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t，则：v0＝OPt，v1＝OMt，v2＝ONt，而动量守恒的表达式是：m1v0＝m1v1＋m2v2若两球相碰前后的动量守恒，则需要验证表达式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON即可；若为弹性碰撞，则碰撞

前后系统机械能守恒，则有：12m1v02＝12m1v12＋12m2v22，即满足关系式：m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2.考点二拓展创新实验例2如图6所示是用来验证动量守恒定律的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱．实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰

与立柱上的球2右端接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面

的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c，弹性球1、2的质量m1、m2.图6(1)还需要测量的量是______________________和________________________．(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为______

____________________．(忽略小球的大小)答案(1)立柱高h桌面离水平地面的高度H(2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h解析(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，

由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变化；根据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量m2、立柱高h、桌面离水平地面的高度H就能

求出弹性球2的动量变化．(2)根据(1)的解析可以写出验证动量守恒的方程为：2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h.2.(2019·陕西高新一中期末)如图7为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：图7①用天

平测出两个小球的质量分别为m1和m2；②安装实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面BC连接在斜槽末端；③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P；④将小球m2放在斜槽末端B处，仍让小球m1从斜

槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离．图中M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B点的距离分别为sM、sP、sN.依据上述实验步骤，请回答下面问题

：(1)两小球的质量m1、m2应满足m1________m2(填写“>”“＝”或“<”)；(2)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中________点，m2的落点是图中________点；(3)用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式____

____________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；(4)若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较________与________是否相等即可．答案(1)>(2)MN(3)m1sP＝m1sM＋m2sN(4)m1sPm1sM＋m2sN解析(

1)为了防止入射球碰撞后反弹，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，故m1>m2；(2)碰撞前，小球m1落在图中的P点，由于m1>m2，当小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中M点，m2的落点是图中N点；(3)设碰前小球m1的水平初速度为v1，当小球m1与m2发生碰撞

后，小球m1落到M点，设其水平速度为v1′，m2的落点是N点，设其水平速度为v2′，斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得sMsinα＝12gt2，sMcosα＝v1′t，解得v1′＝gsMcos2α2sinα，同理可得v2′＝

gsNcos2α2sinα，v1＝gsPcos2α2sinα，因此，只要满足m1v1＝m1v1′＋m2v2′，即m1sP＝m1sM＋m2sN.(4)如果小球的碰撞为弹性碰撞，则满足12m1v12＝12m1v1′2＋12

m2v2′2代入以上速度表达式可得m1sP＝m1sM＋m2sN故验证m1sP和m1sM＋m2sN相等即可．