第七章 第38课时 实验八：验证动量守恒定律-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

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实验八：验证动量守恒定律
1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同方案验证动量守恒定律。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。
　　　(2025·江苏南通市检测)某同学利用如图甲所示的气垫导轨和光电门验证动量守恒定律，如图乙所示，在两个滑块A、B相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开，两滑块上固定有相同的遮光条。(1)用螺旋测微器测量遮光条宽度d，如图丙所示，并将两块宽度均为d的遮光条安装到两滑块上，可知遮光条的宽度d=　　　mm。
(2)调节气垫导轨水平时，先取下滑块B，将滑块A置于光电门a的左侧，向右轻推滑块A，若数字计时器记录滑块A通过光电门a、b的时间分别为Δta、Δtb，且Δta>Δtb，则应调_____(选填“高”或“低”)气垫导轨左端的底脚螺丝。 
(3)气垫导轨调节水平后，将滑块A置于光电门a的左侧，滑块B静置于　　，给滑块A一定的初速度去碰撞滑块B。 A.光电门a的左侧B.光电门a、b之间C.光电门b的右侧
(4)某次实验中，用滑块A去碰撞静止在气垫导轨上的滑块B，测得两滑块(包含遮光条)的质量分别为ma和mb，滑块A两次经过光电门a的时间为Δta、Δta'，滑块B经过光电门b的时间为Δtb。则实验中ma_____mb(选填“>”“m2)。将硬币甲放置在斜面某一位置，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　　　(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)； 
(4)由于存在某种系统误差或偶然误差，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，产生这种误差可能的原因　　　　。
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1.(2025·江苏省三市联考二模)用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，一同学在实验中记录了某次碰撞前后小球落点的位置P和M、N，发现M、N点不在OP连线上，下列图中落点位置可能正确的是
2.(2021·江苏卷·11改编)小明利用如图甲所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量M=200.0 g，槽码和挂钩的总质量m=50.0 g。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有
槽码的细线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间Δt1和Δt2，以及这两次开始遮光的时间间隔Δt，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块经过两光电门速度的变化量Δv。
(1)游标卡尺测量遮光条宽度如图乙所示，其宽度d=　　　　 mm； 
(2)打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，其目的是　　　　　　　　　　； 
(3)多次改变光电门2的位置进行测量，得到Δt和Δv的数据如下表。请根据表中数据，在方格纸上作出Δv-Δt图线。
(4)查得当地的重力加速度g=9.80 m/s2，根据动量定理，Δv-Δt图线斜率的理论值为　　　 m/s2。
3.(2025·江苏泰州市期中)某实验小组“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”，实验装置如图甲所示，将斜槽固定在铁架台上，使槽的末端水平，实验时，先让质量为m1的入射小球多次从斜槽上同一位置滚下，找到其平均落地点位置P；然后把另一个大小相同、质量为m2的被碰小球放在斜槽末端，再将入射球从斜槽上同一位置释放，跟被碰球发生正碰。
多次实验找到入射球与被碰球的平均落地点位置M、N，如图乙所示，其中O点是小球抛出位置在水平地面的竖直投影。
(1)关于本实验，下列说法正确的是　　　。 A.入射球的质量可以小于被碰球的质量B.不必测量斜槽末端到地面的竖直高度C.需要用秒表测量小球做平抛运动的时间D.小球沿斜槽滚下过程受到的摩擦力会对实验结果产生影响
(2)实验中用尽可能小的圆将小球落地点包含在内，取其圆心作为平均落点的位置，这样做的目的是为了减少测量时的　　　　　(选填“系统误差”或“偶然误差”)。 
(3)若测得OP、OM、ON的距离分别为s1、s2、s3，则验证动量守恒的表达式为　　　　　　　　(用题中所给物理量的符号表示)。 
m1s1=m1s2+m2s3
(4)该小组同学在测量线段长度时发现，OM、ON相差不明显，在不更换小球材质的情况下，请你给他们提出一点改进建议。__________________________________________________
点的高度(或增大桌面离地面的高度)
(5)完成上述实验后，小组成员查阅资料得知，恢复系数e能表征碰撞过程中能量的损失情况，恢复系数e等于碰撞后两物体相对速度大小与碰撞前两物体相对速度大小之比。本实验中测得的恢复系数e=_______(用题中所给物理量符号表示)，若代入数据计算得出e的数值近似等于　　　，则可认为该碰撞为弹性碰撞。 
4.(2026·江苏淮安市调研)某实验小组观看“天宫课堂”时，关注到航天员演示的动量守恒定律验证实验(如图甲所示)，发现两球碰撞瞬间难以实现对心正碰，导致碰后的速度都不与原来的速度在同一条直线上。受此实验现象启发，该实验小组针对这种情境，提出了另一种测量方案：实验仍在处于完全失重的空间站中进行，将背景板中的方格改为以O为圆心、R为半径的圆弧，P、Q连线为该圆的一条直径。小钢球A(可视为质点)悬浮于圆心O处，用相同的小钢球B，从圆弧上的P点推出后撞向A，记录碰撞前B的运动时间为t0，碰撞后A
运动至M点的时间为t1、B运动至N点的时间为t2，测得连线OM、ON与OQ间的夹角分别为θ1、θ2。请用题目中所给物理量的符号回答下列问题：
(1)A、B两球碰后的速度大小分别为　　 、　 　； 
(2)写出验证两球组成的系统在PQ方向上动量守恒应满足的表达式　　　　　　，系统在碰撞前、后动能守恒应满足的表达式　　　　 ；
(3)该小组认为在已验证系统动量守恒的基础上，还需θ1和θ2互余，才可验证系统动能守恒，该说法是否正确？　　　　(选填“正确”或“不正确”)，简要说明理由　　　　　。 
5.(2025·广东卷·11)请完成下列实验操作和计算。(1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图(a)所示，读数　　　　 　 　 mm。 
8.260(8.261、8.259均可)
(2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图(b)所示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，且轨道乙倾角较大。
调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放，若测得小车通过光电门A和B的　　　　　　。证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。 
①选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00 cm的遮光条。②轨道调节
③碰撞测试先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小车2通过光电门A的时间为t2，碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2　　 　t1，可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。 
④吸能材料性能测试将吸能材料紧贴于小车2的前端。重复步骤③。测得小车2通过光电门A的时间为10.00 ms，两车碰撞后，依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00 ms、30.00 ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为　　　　(结果保留2位有效数字)。