高考物理一轮复习讲义33　第六章　实验探究课八　验证动量守恒定律

这是一份高考物理一轮复习讲义33　第六章　实验探究课八　验证动量守恒定律，共6页。

教材原型实验
[典例1] (2024·新课标卷)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，轨道末段水平，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ma________(选填“>”或“m2)。将硬币甲放置在斜面上某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲、乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、s2。
(1)在本实验中，甲选用的是________(选填“一元”或“一角”)硬币；
(2)碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为________(设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g)；
(3)若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则s0-s1s2＝________(用m1和m2表示)，然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；
(4)由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因：________________________________________。
[听课记录]



本实验的创新点体现在实验设计方面：
(1)利用物体沿斜面下滑结合功能关系获取速度。
(2)通过对滑行距离的分析研究碰撞过程，体现了物理中的替代思想。
实验方案
原理装置
实验步骤
方案一
利用气垫导轨完成碰撞实验
v＝dΔt，d为滑块上挡光片的宽度，Δt为遮光时间
验证：m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2
1．测质量：用天平分别测出两滑块的质量。
2．安装：正确安装好气垫导轨。
3．测速：计算出两滑块碰撞前、后的速度。
方案二
利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律
1．测小球的水平射程，连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度
2．验证：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON
1．测质量：用天平分别测出两等大小球的质量，且保证m1＞m2。
2．安装：调整固定斜槽使斜槽末端切线水平。
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．找平均位置点：每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，小球滚下10次，用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，找出圆心；再将被碰小球放在图示位置处使其被入射小球碰撞后落下(入射小球的起始位置始终不变)，经过10次碰撞后，用同样的方法分别找出入射小球和被碰小球落点所在最小圆的圆心。
5．测距离：用刻度尺分别量出O到所找出的三个圆心的距离。
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且两球半径要相等；
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。