2024届高考物理一轮复习专题六动量实验七验证动量守恒定律课件

这是一份2024届高考物理一轮复习专题六动量实验七验证动量守恒定律课件，共29页。

1.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'，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守恒.
2.实验器材斜槽，大小相等、质量不同的小钢球两个，铅垂线，白纸，复写纸，天平，刻度尺，圆规.3.注意事项(1)前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动.(2)进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1＞m2，防止碰后m1被反弹.
4.误差分析(1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：①碰撞是否为一维碰撞.②实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡了摩擦力等.(2)偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量.(3)减小误差的措施.①设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件.②采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差.
命题一　课标教材原型实验　[基础考查]例1　如图所示，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.
(1)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.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP.然后把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复.接下来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开始释放的高度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
(5)有同学认为，上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大.请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为________cm. 【答案】(1)C　(2)ADE或(DEA或DAE)(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP　m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2(4)14　2.9　1～1.01　(5)76.8
变式1　(2022年汕头模拟)小羽同学用图甲所示装置验证动量守恒定律(水平地面依次铺有复写纸和白纸).
实验时，先让入射球mA，多次从斜轨上C位置静止释放；然后，把被碰小球mB静置于轨道的末端，再将入射小球mA从斜轨上C位置静止释放，与小球mB相撞，多次重复此步骤，用最小圆圈法分别找到小球的平均落点M、P、N，图中O点为小球抛出点在水平地面上的垂直投影.
(1)关于此碰撞实验，下列说法正确的是________. A.复写纸和白纸依次铺好后，实验过程中白纸的位置不能再移动B.需要测量A球或B球的直径C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同D.需要测量A球和B球的质量mA和mB(2)为了减少实验误差，有同学提出斜槽倾斜部分的轨道应尽量光滑，你认为这种说法对吗?并再提出一种减少实验误差的方法：____________________________________. 
(3)如图乙所示，测量出平均水平位移OM、OP、ON的长度x1、x2、x3，若两球相碰前后的总动量守恒，碰撞属于弹性碰撞，则其表达式可表示为____________. 
【答案】(1)AD　(2)不正确.斜槽末端必须要调成水平；多次实验取小球落地的平均落地点；选择质量较大且半径较小的小球做实验等(任选一种即可)　(3)x2＋x1＝x3
【解析】(1)复写纸和白纸依次铺好后，实验过程中白纸的位置不能再移动，A正确；该实验中两球从同一点抛出，则不需要测量A球或B球的直径，B错误；为防止入射球碰后反弹，入射球的质量要大于被碰球的质量，为保证两球正碰，则两球大小要相同，C错误；实验要验证的关系是mAv0＝mAv1＋mBv2.两球碰后均做平抛运动，落地时间相同，则水平位移与速度成正比，则要验证的关系式是mAOP＝mAOM＋mBON，则实验中需要测量A球和B球的质量mA和mB，D正确.
命题二　实验拓展创新　[创新考查]
例2　(2022年全国卷)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究.让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞.完成下列填空：
(1)调节导轨水平.(2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg.要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为________kg的滑块作为A. 
(3)调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等.(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2.(5)将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤(4).多次测量的结果如下表所示.
变式2　某同学用如图所示装置验证动量守恒定律.在上方沿斜面向下推一下滑块A，滑块A匀速通过光电门甲，与静止在两光电门间的滑块B相碰，碰后滑块A、B先后通过光电门乙，采集相关数据进行验证.(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)
(1)下列所列物理量哪些是必须测量的(　　)A.滑块A的质量mA，滑块B的质量mBB.遮光片的宽度d(滑块A与滑块B上遮光片宽度相等)C.本地的重力加速度gD.滑块A、B与长木板间的动摩擦因数μE.滑块A、B上遮光片通过光电门的时间
(2)滑块A、B与斜面间的动摩擦因数分别为μA、μB，质量分别为mA、mB，要完成本实验，它们需要满足的条件是________. A.μA＞μB，mA＞mBB.μA＞μB，mA＜mBC.μA＝μB，mA＞mBD.μA＜μB，mA＜mB(3)实验时，要先调节斜面的倾角，应该如何调节?(4)若光电门甲的读数为t1，光电门乙先后的读数为t2、t3，用题目中给定的物理量符号写出动量守恒的表达式：________________.