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高考物理一轮复习第6章实验8验证动量守恒定律课件
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这是一份高考物理一轮复习第6章实验8验证动量守恒定律课件，共36页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，答案ABD，ΔtA可视为很短，答案见解析，答案DF等内容，欢迎下载使用。
类型一 教材原型实验 多维探究
考向1 实验原理与操作 [典例1] (2023·北京东城区高三模拟)某同学用图甲所示的装置来验证动量守恒定律，A、B为半径相同的小球(mA>mB)，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一位置G由静止释放，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作多次，得到多个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止释放。两球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作多次。图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点。B球落点痕迹如图乙所示，图中米尺的零刻度线与O点对齐(未画出)。
重庆卷 2022·T14
甲 乙
(1)碰撞后B球的水平射程应为________ cm。
[解析] 如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7 cm，即碰撞后B球的水平射程应为65.7 cm(65.6～65.8 cm都可以)。
[答案] 65.7(±0.1)
(2)(多选)以下选项中，本次实验必须进行测量的是________(填选项前的字母)。 A．测量A球未与B球相碰时的平均落点到O点的距离 B．测量A球与B球相碰后的平均落点到O点的距离 C．测量A球和B球的直径 D．测量A球和B球的质量 E．测量水平槽面相对于O点的高度
考向2 数据处理与分析 [典例2] (2023·山东东营高三检测)如图是用气垫导轨验证动量守恒定律的实验装置，滑块1的质量m1＝0.20 kg，滑块2的右端面固定一小块橡皮泥，其总质量m2＝0.10 kg 。两滑块上均装有宽度d＝0.50 cm 的遮光条，在两滑块间合适位置装有光电门1，在滑块2左侧适当位置装有光电门2。将滑块1置于导轨右端，然后用橡皮锤水平敲击滑块1，滑块1经过光电门1，光电计时器显示的时间为0.050 s，滑块1与滑块2碰撞后粘在一起，碰撞后滑块2与滑块1先后经过光电门2，光电计时器先后显示的时间分别为0.068 s和0.065 s。请回答下列问题：
新高考甲卷 2022·T23
(1)对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为_______ kg·m/s，碰撞后系统的总动量为________ kg·m/s。(计算结果均保留两位有效数字)
对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为 p＝m1v1＝0.20×0.10 kg·m/s＝0.020 kg·m/s。 滑块1与静止的滑块2碰撞后黏合在一起，通过光电门2的速度为
对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞后系统的总动量为p′＝(m1＋m2)v2＝(0.20＋0.10)×0.075 kg·m/s＝0.023 kg·m/s。
[答案] 0.020 0.023
(2)由(1)中计算结果可以看出，碰撞前后系统的总动量并不完全相等，你认为产生这一差异的原因是________。
[解析] 根据题意可知，碰撞后滑块2与滑块1做加速直线运动，气垫导轨右端高，所以碰撞前后系统的总动量并不完全相等的原因是导轨不水平，右端高。
[答案] 导轨不水平，右端高
考向1 实验器材创新 [典例3] 现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。
类型二 拓展创新实验 多维探究
实验测得滑块A的质量m1＝0.310 kg，滑块B的质量m2＝0.108 kg，遮光片的宽度d＝1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0 Hz。 将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为ΔtB＝3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示
代入题给实验数据得v2≈2.86 m/s ⑥
设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p′，则 p＝m1v0⑦ p′＝m1v1＋m2v2⑧ 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为
联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，得δp≈1.7%<5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。
创新点解读 本题的创新点体现在将打点计时器和光电门这两个测量速度的仪器用在同一个实验中。在数据处理与分析环节，利用相对误差评价实验结果。
考向2 实验目的创新 [典例4] (2022·全国甲卷)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。
(6)表中的k2＝________(保留2位有效数字)。
考向3 实验设计创新 [典例5] 为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出1、2两个小球的质量(分别为m1和m2，且m1>m2)。 ②如图所示，安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端处的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端。 ③先不放小球2，让小球1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。
④将小球2放在斜槽末端边缘处，让小球1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球1和2在斜面上的落点位置。 ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。
(1)小球1和2发生碰撞后，小球1的落点是图中的________点，小球2的落点是图中的________点。
[解析] 由题意可知，碰撞后，小球1的落点是图中的D点，小球2的落点是图中的F点。
(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式________________，则说明碰撞中动量守恒。
(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式________________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。
[解析] 机械能守恒的表达式可以化简为m1LE＝m1LD＋m2LF。
[答案] m1LE＝m1LD＋m2LF
类型一 教材原型实验 多维探究
考向1 实验原理与操作 [典例1] (2023·北京东城区高三模拟)某同学用图甲所示的装置来验证动量守恒定律，A、B为半径相同的小球(mA>mB)，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一位置G由静止释放，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作多次，得到多个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止释放。两球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作多次。图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点。B球落点痕迹如图乙所示，图中米尺的零刻度线与O点对齐(未画出)。
重庆卷 2022·T14
甲 乙
(1)碰撞后B球的水平射程应为________ cm。
[解析] 如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7 cm，即碰撞后B球的水平射程应为65.7 cm(65.6～65.8 cm都可以)。
[答案] 65.7(±0.1)
(2)(多选)以下选项中，本次实验必须进行测量的是________(填选项前的字母)。 A．测量A球未与B球相碰时的平均落点到O点的距离 B．测量A球与B球相碰后的平均落点到O点的距离 C．测量A球和B球的直径 D．测量A球和B球的质量 E．测量水平槽面相对于O点的高度
考向2 数据处理与分析 [典例2] (2023·山东东营高三检测)如图是用气垫导轨验证动量守恒定律的实验装置，滑块1的质量m1＝0.20 kg，滑块2的右端面固定一小块橡皮泥，其总质量m2＝0.10 kg 。两滑块上均装有宽度d＝0.50 cm 的遮光条，在两滑块间合适位置装有光电门1，在滑块2左侧适当位置装有光电门2。将滑块1置于导轨右端，然后用橡皮锤水平敲击滑块1，滑块1经过光电门1，光电计时器显示的时间为0.050 s，滑块1与滑块2碰撞后粘在一起，碰撞后滑块2与滑块1先后经过光电门2，光电计时器先后显示的时间分别为0.068 s和0.065 s。请回答下列问题：
新高考甲卷 2022·T23
(1)对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为_______ kg·m/s，碰撞后系统的总动量为________ kg·m/s。(计算结果均保留两位有效数字)
对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为 p＝m1v1＝0.20×0.10 kg·m/s＝0.020 kg·m/s。 滑块1与静止的滑块2碰撞后黏合在一起，通过光电门2的速度为
对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞后系统的总动量为p′＝(m1＋m2)v2＝(0.20＋0.10)×0.075 kg·m/s＝0.023 kg·m/s。
[答案] 0.020 0.023
(2)由(1)中计算结果可以看出，碰撞前后系统的总动量并不完全相等，你认为产生这一差异的原因是________。
[解析] 根据题意可知，碰撞后滑块2与滑块1做加速直线运动，气垫导轨右端高，所以碰撞前后系统的总动量并不完全相等的原因是导轨不水平，右端高。
[答案] 导轨不水平，右端高
考向1 实验器材创新 [典例3] 现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。
类型二 拓展创新实验 多维探究
实验测得滑块A的质量m1＝0.310 kg，滑块B的质量m2＝0.108 kg，遮光片的宽度d＝1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0 Hz。 将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为ΔtB＝3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示
代入题给实验数据得v2≈2.86 m/s ⑥
设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p′，则 p＝m1v0⑦ p′＝m1v1＋m2v2⑧ 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为
联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，得δp≈1.7%<5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。
创新点解读 本题的创新点体现在将打点计时器和光电门这两个测量速度的仪器用在同一个实验中。在数据处理与分析环节，利用相对误差评价实验结果。
考向2 实验目的创新 [典例4] (2022·全国甲卷)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。
(6)表中的k2＝________(保留2位有效数字)。
考向3 实验设计创新 [典例5] 为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出1、2两个小球的质量(分别为m1和m2，且m1>m2)。 ②如图所示，安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端处的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端。 ③先不放小球2，让小球1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。
④将小球2放在斜槽末端边缘处，让小球1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球1和2在斜面上的落点位置。 ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。
(1)小球1和2发生碰撞后，小球1的落点是图中的________点，小球2的落点是图中的________点。
[解析] 由题意可知，碰撞后，小球1的落点是图中的D点，小球2的落点是图中的F点。
(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式________________，则说明碰撞中动量守恒。
(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式________________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。
[解析] 机械能守恒的表达式可以化简为m1LE＝m1LD＋m2LF。
[答案] m1LE＝m1LD＋m2LF
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