2024届高考物理一轮总复习第六章碰撞与动量守恒实验六验证动量守恒定律课件

这是一份2024届高考物理一轮总复习第六章碰撞与动量守恒实验六验证动量守恒定律课件，共32页。PPT课件主要包含了基本原理与操作，图S6-1，同一高度，的范围内是否成立，实验注意事项，图S6-3，答案1AD，验等任选一种即可，图S6-4，B斜面的倾角θ等内容，欢迎下载使用。
1.测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球.2.安装：按照图 S6-1 所示安装实验装置.调整固定斜槽使斜槽
底端________.
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.放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复 10 次.用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面.圆心 P 就是小球落点的平均位置.
5.碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽________自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验 10 次.用步骤 4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置 M 和被撞小球落点的
平均位置 N.如图 S6-2 所示.
图 S6-26.验证：连接 ON，测量线段 OP、OM、ON 的长度.将测量数据填入表中，最后代入 m1·OP＝m1·____＋m2·____，看在误差允许
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____的小球作为入射小球，且两球半径 r1＝r2.4.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.
考点 基本实验操作与实验数据的考查【典题 1】小羽同学用图 S6-3 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 A，多次从斜轨上 C 位置静止释放.然后，把被碰小球 B 静置于轨道的末端，再将入射小球 A 从斜轨上 C 位置静止释放，与小球 B 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______(多选).
A.复写纸和白纸依次铺好后，实验过程白纸的位置不能再移动B.需要测量球 A 或球 B 的直径
C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同D.需要测量球 A 和球 B 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_______________________________.
解析：(1)复写纸和白纸依次铺好后，实验过程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.
(2)该说法不对.斜槽倾斜部分没必要必须光滑，只要小球 A 每次从同一位置释放，到达底端时速度相同即可.为减小实验误差，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.
(3)由(1)的分析可知，若两球相碰前后的动量守恒，则需要验
证表达式 mAx2＝mAx1＋mBx3
若为弹性碰撞，则碰撞前后系统动能相同，则有
联立两式可得 x2＋x1＝x3.
(2)不对.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
(3)x2＋x1＝x3
【迁移拓展】(2020 年浙江名校联考)如图 S6-4 所示，用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量.实验时先让质量为 m1 的入射小球从斜槽轨道上某一固定位置 S 由静止开始滚下，从轨道末端 O 点水平抛出，落到与轨道 O 点连接的倾角为θ的斜面上.再把质量为 m2 的被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球仍从位置 S由静止滚下，与被碰小球碰撞后，分别与斜面第一次碰撞留下各自的落点痕迹.M、P、N 为三个落点的位置(不考虑小球在斜面上的多次碰撞).
(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______，间接地解决这个问题.
A.小球开始释放高度 h
C.O 点与各落点的距离
(2)以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是________.A.刻度尺 B.天平C.量角器 D.秒表
(3)关于本实验，下列说法正确的是________.
A.斜槽轨道必须光滑，且入射小球每次释放的初位置相同B.斜槽轨道末端必须水平
C.为保证入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量 m1
等于被碰球的质量 m2
(4)①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总动量守恒.
②若碰撞是弹性碰撞，以上物理量还满足的表达式为_______
______________.
与各落点的距离 L 即可，故选 C.(2)实验中必须要测量落点到 O 点的距离，则需要刻度尺.还需要测量小球的质量，故选 AB.
(3)斜槽轨道没必要必须光滑，只要到达底端的速度相同即可，即入射小球每次释放的初位置相同，以保证到达底端的速度相同，故 A 错误.斜槽轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，故 B正确.为保证入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量 m1大于被碰球的质量 m2，故 C 错误.
答案：(1)C (2)AB (3)B(4)①B ②m1·OP＝m1·OM＋m2·ON
考向 1 利用气垫导轨
【典题 2】(2022 年广东广州模拟)小刘同学利用气垫导轨验证
动量守恒定律，实验装置如图 S6-5 所示.
(1)将滑块 b 放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块 b 能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至______________.
(2)用天平测得滑块 a、b 质量分别为 ma、mb.
(3)在滑块上安装配套的粘扣，并按图示方式放置两滑块.使滑块 a 获得向右的速度，滑块 a 通过光电门 1 后与静止的滑块 b 碰撞粘在一起，并一起通过光电门 2，遮光条通过光电门 1、2 的时间分别为 t1、t2，则上述物理量间如果满足关系式____________，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒.
(4)本实验__________(填“需要”或“不需要”)测量遮光条
解析：(1)将滑块 b 放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块 b 能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至水平.
ma ma＋mb
t1 t2
可知本实验不需要测量遮光
(4)由以上分析的结果条的宽度.
答案：(1)水平 (3) ＝
考向 2 利用等长的悬线悬挂等大的小球【典题 3】(2020 年湖北武汉模拟)某实验小组利用如图 S6-6甲所示的实验装置“验证动量守恒定律”.实验的主要步骤如下：
(1)用游标卡尺测量小球 A、B 的直径 d，其示数均如图乙所示，则直径 d＝________mm，用天平测得球 A、B 的质量分别为 m1、
(2)用两条细线分别将球 A、B 悬挂于同一水平高度，且自然
下垂时两球恰好相切，球心位于同一水平线上.
(3)将球 A 向左拉起使其悬线与竖直方向的夹角为α时由静止释放，与球 B 碰撞后，测得球 A 向左摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为θ1，球 B 向右摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为θ2.
(4)若两球碰撞前后的动量守恒，则其表达式为_____________________________；若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的表达式为________________________.(用测量的物理量表示)解析：(1)直径 d＝2.2 cm＋0.1×0＝2.20 cm＝22.0 mm.
考向 3 利用光滑长木板上两车碰撞
【典题 4】某实验小组组装了如图 S6-7 所示的实验装置来完成验证动量守恒定律的实验.在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车甲后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为 50 Hz.
(1)下列操作正确的是__________.A.本实验无须平衡摩擦力
B.先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源C.先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车
(2)若已测得打点纸带如图 S6-8 所示，并测得各计数点间距(已标在图上).A 为运动起始的第一点，则应选________段来计算甲的碰前速度，应选________段来计算甲和乙碰后的共同速度.(后两空均填“AB”“BC”“CD”或“DE”)