新教材物理一轮总复习-第七章碰撞与动量守恒实验八验证动量守恒定律学案.docx

《新教材物理一轮总复习-第七章碰撞与动量守恒实验八验证动量守恒定律学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材物理一轮总复习-第七章碰撞与动量守恒实验八验证动量守恒定律学案.docx（9页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、实验八验证动量守恒定律【素养目标】1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同案例验证动量守恒定律.2.知道在不同实验案例中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析必备知识自主落实一、实验思路及基本操作装置图与思路操作要领案例1思路：(1)两个滑块碰撞前沿同一条直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动(2)物理量的测量：测量质量、速度(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)测速：测出两滑块碰撞前、后的速度(4)验证：一维碰撞中的动量守恒案例2思路：让入射球A从同一位置C释放，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离OP，再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离OM、ON.(1)测质量

2、：用天平测出两球的质量(2)安装：斜槽末端切线必须沿水平方向(3)起点：入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放(4)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.(5)测距离：用小球平抛的水平位移替代速度，用刻度尺量出O到所找圆心的距离二、数据处理及分析方案11滑块速度的测量：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v计算2验证的表达式：m1v1m1v1m2v2.方案21碰撞找点：把被碰小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次标出碰撞前、后入射小球落点的平均位置P、M和被碰小球落点的平均位置N.2验证：测量线段OP、OM、O

3、N的长度将测量数据填入表中，最后代入m1OPm1OMm2ON，看在误差允许的范围内是否成立三、注意事项1前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”2案例提醒(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)若利用平抛运动规律进行验证：斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；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关键能力精准突破考点一教材原型实验考向1利用气垫导轨验证动量守恒定律例12023河北张家口模拟小明用气垫导轨验证两个滑块碰撞中的动量守恒，实验装置如图甲所示，滑块A的质量为m，滑块B的质量为M3

4、30 g，滑块B上方安装有一个宽为d的遮光片滑块A每次以相同的速度u向静止的滑块B运动，碰撞后粘为一体通过光电门，计时器记录遮光片经过光电门的时间t.通过改变B上砝码的质量m进行多次实验(1)碰撞后滑块B的速度为v_(用题中相关字母表示)(2)小明多次实验后得到的实验数据如下表所示：实验次数(Mm)/gv/(102ms1)/(102 sm1)13804.420.22624803.920.25535803.400.29446802.600.38558302.580.38869302.330.429根据表中数据，小明已在坐标纸中标出各数据点，请在图乙中作出对应的图线(3)若碰撞过程动量守恒，则(2

5、)问中所作出图线的斜率应为_(用题中相关字母表示)由图线可求得滑块A的初速度u_m/s.(结果保留2位有效数字)(4)在其他条件不变的情况下，小华同学所用滑块B的质量为300 g，进行上述实验，则他最终得到的图线可能是图丙中的_(图中为小明实验得到的图线，图线平行)解题心得考向2利用斜槽验证动量守恒定律例22023浙江模拟改编如图甲所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”实验时先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹重复上述操作10次，得到10个落点痕迹再把质量为m2的B球放在

6、水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次如图乙所示，M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在白纸上的投影点(1)在这个实验中，为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1_m2(选填“”或“”)(2)除了图中器材外，实验室还备有下列器材，完成本实验还必须使用的两种器材是_A.秒表 B天平C刻度尺 D打点计时器(3)下列说法中正确的是_A如果小球每次从同一位置由静止释放，每次的落点一定是重合的B重复操作时发现小球的落点并不重合，说明实验操作中出现了错误C用半径尽量小的圆把10个落点圈起来

7、，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置D仅调节斜槽上固定位置C，它的位置越低，OP的长度越大(4)在某次实验中，测量出两个小球的质量m1、m2，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度在实验误差允许范围内，若满足关系式_，则可以认为两球碰撞前、后在OP方向上的总动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足关系式_(用测量的量表示)(5)在OP、OM、ON这三个长度中，与实验所用小球质量无关的是_，与实验所用小球质量有关的是_(6)某同学在做这个实验时，记录下三个落点的平均位置M、P、N，如图丙所示他发现M和N偏离了OP方向这位同学猜想两小

8、球碰撞前、后在OP方向上依然动量守恒，他想到了验证这个猜想的办法：连接OP、OM、ON，作出M、N在OP方向上的投影点M、N.分别测量出OP、OM、ON的长度若在实验误差允许的范围内，满足关系式_，则可以认为两小球碰撞前、后在OP方向上动量守恒(用测量的量表示)解题心得考点二探索创新实验考向1实验装置的创新例3 某同学为了探究动量守恒定律，设计了如下实验实验器材：气垫导轨、滑块m1和m2(m2的左侧固定有轻质小弹簧)、天平、两个压力传感器(侧面固定有轻质小弹簧)及其配件实验装置示意图如图所示实验步骤：用天平测出两个滑块的质量m1、m2，且m1m2.(2)小球离开轨道后做平抛运动，根据平抛运动规

9、律可知，小球在空中的运动时间相同，则小球的水平位移与其初速度成正比，即xvt，可以用小球的水平位移代替小球的初速度所以在实验误差允许的范围内，若满足m1OPm1OMm2ON，则可认为两球碰撞前、后在OP方向上的总动量守恒由以上所述可知，实验需要测量小球的质量、小球落地点的位置，测量质量需要天平，测量小球落地点的位置需要刻度尺，因此需要的实验器材有B、C.(3)由于各种偶然因素，如所受阻力不相等，小球的落点不可能完全重合，落点应当比较集中，不是出现了错误，故选项A、B错误；由于落点比较密集，又较多，每次测量距离比较困难，故确定落点平均位置的方法是最小圆法，即用尽可能小的圆把各个落点圈住，这个圆的

10、圆心位置代表落点的平均位置，故选项C正确；仅调节斜槽上固定位置C，它的位置越低，小球的水平速度越小，则OP的长度越小，故选项D错误(4)若两球相碰前、后在OP方向上的总动量守恒，则m1v0m1v1m2v2，又OPv0t，OMv1t，ONv2t，代入得m1OPm1OMm2ON，若碰撞是弹性碰撞，满足动能守恒，则，代入得m1OP2m1OM2m2ON2.(5)根据实验原理可知，OP是放一个小球时的水平射程，小球的速度与质量无关，故OP与质量无关；而碰后两球的速度与两球的质量有关，所以碰后水平射程与质量有关，故OM和ON与质量有关(6)如图所示，连接OP、OM、ON，作出M、N在OP方向上的投影点M、

11、N；分别测量出OP、OM、ON的长度若在实验误差允许范围内，满足关系式m1OPm1OMm2ON，则可以认为两小球碰撞前、后在OP方向上动量守恒答案：(1)(2)BC(3)C(4)m1OPm1OMm2ONm1OP2m1OM2m2ON2(写成OPONOM也正确)(5)OPOM和ON(6)m1OPm1OMm2ON例3解析：(1)由题意知，m1刚释放瞬间，弹簧的弹力大小为F0，根据胡克定律有F0kx0，此时弹簧的弹性势能Ep1k(x0)2.(2)(3)根据能量守恒定律可知，m1和左侧轻弹簧分离时的动能Ek0Ep1.根据动能和动量的关系，碰撞前瞬间m1的动量大小pF0，同理可得，碰撞完成后瞬间，m1的动

12、量大小为p1F1，m2的动量大小为p2F2，选水平向右为正方向，根据动量守恒定律可得pp1p2整理可得F0F1F2.答案：(2)F0(3)F0F1F2例4解析：(1)根据游标卡尺读数方法，可知小球直径d为1.300 cm.(2)如果滑块上表面光滑，小球运动到滑块水平部分，小球和滑块均做匀速直线运动，直到小球离开滑块；如果滑块上表面不光滑，小球运动到滑块水平部分，小球和滑块受到滑动摩擦力均做匀减速直线运动，直到小球离开滑块，由于它们之间的滑动摩擦力属于系统内相互作用力，对于系统来说动量仍然守恒所以不需要保证滑块的上表面光滑(3)当小球通过光电门A时，设小球速度大小为v1、滑块速度大小为v2，则遮光时间t1；当滑块经过光电门B时，遮光时间t2，如果动量守恒，则满足mv1Mv2，由此可得m()M.答案：(1)1.300(2)不需要(3)m()M例5解析：(2)在一动一静的弹性碰撞中，质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹，故应选质量为0.304 kg的滑块作为A.(6)滑块A、B碰后的速度v1、v2，因s1s2，故有，则k20.31.(7)的平均值0.32.(8)设滑块A碰前的速度为v0，若为弹性碰撞，则有：联立得：v1v0，v2则0.34.答案：(2)0.304(6)0.31(7)0.32(8)0.34