2020年高考物理一轮复习 第7章 动量守恒定律 实验专题（七）第34讲 验证动量守恒定律学案（含解析）

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1、第34讲　验证动量守恒定律一、实验目的验证碰撞中的动量守恒。二、实验器材斜槽、铅垂线、两个大小相同而质量不等的小球、天平、白纸、复写纸、刻度尺、圆规。考点一　实验原理与操作1．实验原理(1)如图所示，让质量较大的小球与静止且质量较小的小球正碰，根据动量守恒定律应有m1v1＝m1v1′＋m2v2′。(2)小球从斜槽上滚下后做平抛运动，其水平速度等于水平位移和运动时间的比，而从同一高度开始做平抛运动的小球运动时间相同，则它们的水平位移之比等于水平速度之比，则动量守恒时有m1·＝m1·＋m2·，在实验中测出m1、m2及、和并代入上式，即可验证碰撞前、后两小球组成的系统的动量是否守恒。2

2、．实验步骤(1)将斜槽固定在桌边使其末端的切线水平。(2)在地板上合适的位置铺上白纸并在相应的位置铺上复写纸，用小铅锤把斜槽末端即入射球的重心投影到白纸上，标为O点。(3)不放被碰小球时，让入射小球从斜槽同一高度由静止开始滚下10次，用圆规找出小球通过复写纸印在白纸上的落点的平均位置，标为P点。(4)把被碰小球放在槽口末端，然后让入射小球从原高度滚下与被碰小球碰10次，用圆规分别找出入射小球和被碰小球落点的平均位置，标为M、N。(5)用天平测出两个小球的质量m1、m2，用刻度尺测出、、。(6)将数据代入m1·＝m1·＋m2·，验证碰撞过程中的动量是否守恒。如图所示为“验证碰撞中的

3、动量守恒”实验装置示意图。(1)入射小球1与被碰小球2直径相同，均为d，它们的质量相比较，应是m1________m2。(2)为了保证小球做平抛运动，必须调整斜槽使________________。(3)以下提供的器材中，本实验必须用到的有________(填选项前的字母)。A．刻度尺B．游标卡尺C．天平D．秒表(4)继续实验步骤为：A．在地面上依次铺白纸和复写纸。B．确定重锤对应点O。C．不放球2，让球1从斜槽滑下，确定落点位置P。D．把球2放在立柱上，让球1从斜槽滑下，与球2正碰后，确定球1和球2落点位置M和N。E．用刻度尺量出、、。F．比较m1＋m2与m1，验证动量守恒。上

4、述步骤有几步不完善或有错误，请指出并写出相应的正确步骤。____________________________________________________________。解析　(1)为了避免m1被反弹回来，应使m1＞m2。(2)碰撞前后应使小球速度沿水平方向，故应使斜槽末端切线水平。(3)测水平距离来表示速度大小，应该有刻度尺；求动量应该知道质量大小，应有天平。(4)应使球1从同一位置由静止释放。水平距离应该从球心位置开始算。答案　(1)＞　(2)斜槽末端切线水平　(3)AC(4)D不完善，小球1应从斜槽的同一高度由静止释放；F错误，应验证：m1＝m1＋m2(－d)方法感

5、悟(1)入射小球A和被碰小球B的大小应完全相同，且m1>m2。(2)入射小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止滚下。(3)斜槽末端切线方向必须水平，被碰小球放在斜槽末端边缘处。(4)两球碰撞时，球心应等高(或在同一水平线上)。某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验，先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道水平段的最右端上，让a球仍从固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。(1)本实验必须测量的物理量有________。A．斜槽轨道末端距水平地面的高度HB

6、．小球a、b的质量ma、mbC．小球a、b的半径rD．小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE．记录纸上O点到A、B、C各点的距离、、F．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)放上被碰小球b，两球(ma>mb)相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的__________点和__________点。(3)某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是看________和________________在误差允许范围内是否相等。答案　(1)BE　(2)A　C(3)ma·　ma·＋mb·解析　(1)计算动量应

7、该知道质量大小和速度大小(用水平距离表示)。(2)碰撞后，b球的速度大，水平距离大，落地点为C点；a球的速度小，水平距离小，落地点为A点。(3)若动量守恒，则ma·＝ma·＋mb·。考点二　数据处理与误差分析1．数据处理本实验运用转换法，即将测量小球做平抛运动的初速度转换成测平抛运动的水平位移；由于本实验仅限于研究系统在碰撞前后动量的关系，所以各物理量的单位不必统一使用国际单位制单位。2．误差分析(1)系统误差主要来源于装置本身是否符合要求，即：①碰撞是否为一维碰撞。②斜槽末端切