2021年高考物理一轮复习考点全覆盖 专题（25）实验 验证动量守恒定律 学案

中小学教育资源及组卷应用平台 2021年高考物理一轮复习考点全覆盖 （25）实验 验证动量守恒定律（原卷版） 考点解读： 一、验证动量守恒定律实验方案 实验方案一： 如图光滑的水平木板上，一辆小车A拖着一条纸带匀速运动，碰上了静止在前方的小车B，碰后两车一起向右匀速运动. 为了减小摩擦力的影响，我们的做法是将木板一端垫高，其实也可以使用气垫导轨. 探究需要确定质量和速度，用天平测质量.中心任务是要得出速度，如图是一条实验室打出的纸带：纸带的左端代表A车碰前的运动. 实验方案二： 如图数字计时器上可以得到遮光板通过光电门的时间t，如果要计算匀速运动的速度，还需知道遮光板宽度d，这样速度v＝. 在匀速运动中，遮光板宽一点或窄一点，对物体速度的计算不会有影响.在变速运动中，选取的遮光板要窄一点. 实验方案三： 如图所示，通过小球摆起的角度可以知道碰撞的速度. 上述三个实验方案的区别在于测速度的方法不同. 实验方案四： 如图所示，先用重垂线确定O点.让两个球碰撞(入射小球的质量m1大于被撞小球的质量m2)，两球碰撞前后速度用平抛运动测量，因下落时间相同，可以用水平位移替代速度.多次实验，小球落点如图所示. 小球落点有很多，画圆，圆心表示平均落点位置. 量出水平距离OP、OM、ON，则碰撞中的不变量可表示为：m1OP＝m1OM＋m2ON. 5．不同方案的主要区别在于测速度的方法不同：①光电门（或速度传感器）；②测摆角（机械能守恒）；③打点计时器和纸带；④平抛法。还可用频闪法得到等时间间隔的物体位置，从而分析速度。 二、验证动量守恒定律实验（方案四）注意事项 1．入射球质量m1应大于被碰球质量m2。否则入射球撞击被碰球后会被弹回。 2．入射球和被碰球应半径相等，或可通过调节放被碰球的立柱高度使碰撞时球心等高。否则两球的碰撞位置不在球心所在的水平线上，碰后瞬间的速度不水平。 3．斜槽末端的切线应水平。否则小球不能水平射出斜槽做平抛运动。 4．入射球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。否则入射球撞击被碰球的速度不相等。 5．落点位置确定：围绕10次落点画一个最小的圆将有效落点围在里面，圆心即所求落点。 6．水平射程：被碰球放在斜槽末端，则从斜槽末端由重垂线确定水平射程的起点，到落地点的距离为水平射程。 考向一：教材原型实验 【例1】如图为“碰撞实验器”，它可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系. (1)实验中必须满足的条件是_____. A.斜槽轨道尽量光滑以减小误差 B.斜槽轨道末端的切线必须水平 C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同 D.入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放 (2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP.然后把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复操作.本实验还需要完成的必要步骤是_____(填选项前的字母). A.用天平测量两个小球的质量m1、m2 B.测量抛出点距地面的高度H C.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N D.测量平抛射程OM、ON (3)某次实验中得出的落点情况如图所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为_____. 【变式1】用如图甲所示装置验证“动量守恒定律”。A、B两球半径相同，A球质量为m1，B球质量为m2，轨道包括斜槽和水平槽，固定在桌面上，白纸铺在水平地面上，复写纸在白纸上。先让A球从斜槽上某一固定位置C由静止滚下，从轨道末端水平抛出，落到复写纸上，重复上述操作10次，在白纸上得到10个落点痕迹；再把B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸 ... ...