2027届高三物理一轮复习课件：第七章　第38课时　实验八：验证动量守恒定律(含解析)

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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。
　　　(2026·湖南湘潭市检测)为了验证动量守恒定律，某实验小组的同学设计了如图甲所示的实验装置：将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为d的挡光片，测得滑块A、B(包含挡光片)的质量分别为m1和m2。
(1)用螺旋测微器测量滑块上挡光片的宽度d，示数如图乙所示，则d=　　　 mm。
(2)打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，滑块通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，当t1　　 t2(选填“”)时，可认为气垫导轨水平。
(3)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B发生碰撞。与光电门1相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为Δt1和Δt2，与光电门2相连的计时器显示的遮光时间为Δt3。若m1、m2、Δt1、Δt2、Δt3满足关系式：　　　 　　，则可验证滑块A、B组成的系统碰撞前后动量守恒；若Δt1、Δt2、Δt3满足关系式：　　　 　　，则可验证滑块A、B碰撞是弹性碰撞。
(2024·北京卷·18)如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。(1)关于本实验，下列做法正确的是　　(填选项前的字母)。A.实验前，调节装置，使斜槽末端水平B.选用两个半径不同的小球进行实验C.用质量大的小球碰撞质量小的小球
(2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和P(P为m1单独滑落时的平均落点)。a.图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点__________________________________________________________________________；
用圆规画圆，尽可能用最小的圆把
各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点
b.分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允许范围内，若关系式　　　 　　成立，即可验证碰撞前后动量守恒。
m1OP=m1OM+m2ON
小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A'，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m和M，弦长AB=l1、A'B=l2、CD=l3。推导说明，m、M、l1、l2、l3满足　　　　　　关系即可验证碰撞前后动量守恒。
(3)受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的
ml1=-ml2+Ml3
(2023·辽宁卷·11)某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2(m1>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　 　 。
(1)为了保证每个小球都从固定在桌边上的斜槽末端水平抛出，安装器材时要注意使斜槽末端的切线沿______方向。
(2025·黑龙江大庆市三模)在“验证动量守恒定律”中，三个实验小组分别设计了如图(a)、(b)、(c)三个实验装置。
(2)为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变，每次由静止释放小球A时必须从斜槽上　 　滚下。
(3)两个小球碰撞之后都直接向前做平抛运动，则小球A的质量m1与小球B的质量m2之间应满足m1______m2(填“>”“mb，两小球的球心位于同一水平线上。(1)除了图中画出的器材之外，实验还需要的器材有　　　。A.天平和砝码B.刻度尺C.秒表D.弹簧测力计
(2)除了图中标识的小球a由静止释放时细悬线与竖直方向的角度θ、小球b在支架上静止时小球到地面的距离h、碰撞后小球b的水平位移x之外，实验中还需要测量的物理量有　　　　。A.小球a、b的质量ma、mbB.释放时小球a的球心到悬点的距离LC.小球a从释放到与小球b碰撞前运动 的时间t1D.碰撞后细悬线偏离竖直方向的最大角度αE.从碰撞到落地过程小球b运动的时间t2
(3)在误差允许的范围内，如果验证的关系式　　　　　　　　　 　(用图中标出的物理量及(2)中提到的物理量的符号表示)成立，则说明小球a、b对心碰撞过程中满足动量守恒定律。