[最新]高考物理大一轮复习实验07验证动量守恒定律学案新人教版[可编辑]

高三物理一轮复习《验证动量守恒定律》复习案【学习目标】1．掌握实验的原理、器材选择及实验步骤；2．学会处理实验数据以及能解决实验中出现的问题。

【重点难点】1、验证动量守恒定律的实验原理。

2、验证动量守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法【使用说明与学法指导】先通读教材有关内容，进行知识梳理归纳，再认真限时完成课前预习部分内容，并将自己的疑问记下来（写上提示语、标记符号）。

【课前预习】一、请简述验证动量守恒定律的实验原理二、写出本实验的实验器材三、简述实验步骤【课内探究案】探究一实验操作技巧1．现有下列A、B、C、D四个小球，在做“验证动量守恒定律”的实验时，入射小球、被撞小球应分别选用( ) A．质量20g，直径为3.2cmB．质量22g，直径为3.0c mC．质量为40g，直径为2.0cmD．质量为4g，直径为2.0cm2.某同学用如图所示装置来验证动量守恒定律，让质量为m1的小球从斜槽某处由静止开始滚下，与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生碰撞．(1)实验中必须要求的条件是________．A．斜槽必须是光滑的B．斜槽末端的切线必须水平C．m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度D．m1每次必须从同一高度处滚下(2)实验中必须测量的物理量是________．A．小球的质量m1和m2 B．小球起始高度hC．小球半径R1和R2 D．小球起飞的时间tE．桌面离地面的高度H F．小球飞出的水平距离s探究二实验数据整理问题4．某同学用图实－11－7甲所示的装置通过半径相同的A、B两球(m A＞m B)的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10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由静止开始滚下，和B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10次．图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm；(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：________.(填选项字母)A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C．测量A球或B球的直径D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比)E．测量O点相对于水平槽面的高度(3)实验中，对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是( )A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小探究三误差分析5．在验证碰撞中的动量守恒的实验中，入射小球在斜槽轨道上释放点的高低对实验影响的下列说法正确的是 ( )A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度测量值越精确C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后总动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越小6．在本实验中，产生误差的主要原因是 ( )A．碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向B．小球在空气中飞行时受到空气阻力C．通过复写纸描得的各点，不是理想点，有一定的大小，从而带来作图上的误差D．测量长度时有误差【拓展提升案】1．“验证动量守恒定律”的实验装置原来的教科书采用图甲所示的方法，经过编者修改后，现行的教科书采用图乙所示的方法．两个实验装置的区别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱(通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后，支柱立即倒下)，图乙中没有支柱，图甲中的入射小球和被碰小球做平抛运动的抛出点分别在通过O、O′点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置，比较这两个实验装置，下列说法正确的是 ( )A．采用图甲所示的实验装置时，需要测出两小球的直径B．采用图乙所示的实验装置时，需要测出两小球的直径C．为了减小误差，采用图甲所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑D．为了减小误差，采用图乙所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑。

实验七考据动量守恒定律1．实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量可否相等．2．实验器材斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规等．3．实验步骤(1)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)依照如图1甲所示安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．图1(3)白纸在下，复写纸在上且在合适地址铺放好．记下重垂线所指的地址O.(4)不放被撞小球，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小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均地址．(5)把被撞小球放在斜槽尾端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，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地址M和被撞小球落点的平均地址N.如图乙所示．(6)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·OM＋m2·ON，看在误差赞同的范围内可否成立．(7)整理好实验器材放回原处．(8)实验结论：在实验误差赞同范围内，碰撞系统的动量守恒．1．数据办理考据表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON2．注意事项(1)斜槽尾端的切线必定水平；(2)入射小球每次都必定从斜槽同一高度由静止释放；(3)选质量较大的小球作为入射小球；(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的地址要向来保持不变.命题点一教材原型实验例1如图2所示，用“碰撞实验器”可以考据动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．图2(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不简单的，但可以经过仅测量(填选项前的符号)间接地解决这个问题．A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程(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 地址静止释放，找到其平均落地址的地址P ，测量平抛射程OP .尔后，把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分，再将入射球m 1从斜轨上S 地址静止释放，与小球m 2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是．(填选项前的符号)A ．用天平测量两个小球的质量m 1、m 2B ．测量小球m 1开始释放高度hC ．测量抛出点距地面的高度HD ．分别找到m 1、m 2相碰后平均落地址的地址M 、NE ．测量平抛射程OM 、ON(3)经测定，m 1＝45.0g ，m 2＝7.5g ，小球落地址的平均地址距O 点的距离如图3所示．碰撞前后m 1的动量分别为p 1与p 1′，则p 1∶p 1′＝∶11；若碰撞结束时m 2的动量为p 2′，则p 1′∶p 2′＝11∶.实验结果说明，碰撞前后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′＝.图3(4)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大．请你用(4)中已知的数据，解析和计算出被碰小球m 2平抛运动射程ON 的最大值为cm.答案 (1)C (2)ADE (3)14 2.9 1.01 (4)76.80解析 (1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v ＝x t .而由H ＝12gt 2知，每次竖直高度相等，所以平抛时间相等，即m 1OP t ＝m 1OM t ＋m 2ON t ，则可得m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON .故只要测射程，所以选C.(2)由表达式知：在OP 已知时，需测量m 1、m 2、OM 和ON ，故必要步骤有A 、D 、E.(3)p 1＝m 1·OP t ，p 1′＝m 1·OM t联立可得p 1∶p 1′＝OP ∶OM ＝44.80∶35.20＝14∶11，p 2′＝m 2·ON t 则p 1′∶p 2′＝(m 1·OM t )∶(m 2·ON t )＝11∶2.9故p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OP m 1·OM ＋m 2·ON≈1.01 (4)其他条件不变，使ON 最大，则m 1、m 2发生弹性碰撞，则其动量和能量均守恒，可得v 2＝2m 1v 0m 1＋m 2而v 2＝ON t ，v 0＝OP t故ON ＝2m 1m 1＋m 2·OP ＝2×45.045.0＋7.5×44.80 cm ＝76.80 cm.1.在“考据动量守恒定律”的实验中，已有的实验器材有：斜槽轨道，大小相等质量不相同的小钢球两个，重锤线一条，白纸，复写纸，圆规．实验装置及实验中小球运动轨迹及落点的情况简图如图4所示．试依照实验要求完成以下填空：(1)实验前，轨道的调治应注意．(2)实验中重复多次让a 球从斜槽上释放，应特别注意. (3)实验中还缺少的测量器材有． (4)实验中需要测量的物理量是．(5)若该碰撞过程中动量守恒，则必然有关系式成立．答案 (1)槽的尾端的切线是水平的 (2)让a 球从同一高处静止释放滚下 (3)天平、刻度尺 (4)a 球的质量m a 和b 球的质量m b ，线段OP 、OM 和ON 的长度(5)m a ·OP ＝m a ·OM ＋m b ·ON解析 (1)由于要保证两球发生弹性碰撞后做平抛运动，即初速度沿水平方向，所以必要保证槽的尾端的切线是水平的．(2)由于实验要重复进行多次以确定同一个弹性碰撞后两小球的落点的确切地址，所以每次碰撞前入射球a的速度必定相同，依照mgh＝12mv2可得v＝2gh，所以每次必定让a球从同一高处静止释放滚下．(3)要考据m a v0＝m a v1＋m b v2，由于碰撞前后入射球和被碰球从同一高度同时做平抛运动的时间相同，故可考据m a v0t＝m a v1t＋m b v2t，而v0t＝OP，v1t＝OM，v2t＝ON，故只要考据m a·OP＝m a·OM＋m b·ON，所以要测量a球的质量m a和b球的质量m b，故需要天平；要测量两球平抛时水平方向的位移即线段OP、OM和ON的长度，故需要刻度尺．(4)由(3)的解析可知实验中需测量的物理量是a球的质量m a和b球的质量m b，线段OP、OM和ON的长度．(5)由(3)的解析可知若该碰撞过程中动量守恒，则必然有关系式m a·OP＝m a·OM ＋m b·ON.命题点二实验拓展创新例2(2014·新课标全国Ⅱ·35(2))现利用图5(a)所示的装置考据动量守恒定律．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(未完好画出)可以记录遮光片经过光电门的时间．图5实验测得滑块A的质量m1＝0.310kg，滑块B的质量m2＝0.108kg，遮光片的宽度d＝1.00cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A向来右的初速度，使它与B相碰．碰后光电计时器显示的时间为Δt B＝3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示．若实验赞同的相对误差绝对值(⎪⎪⎪⎪⎪⎪碰撞前后总动量之差碰前总动量×100%)最大为5%，本实验可否在误差范围内考据了动量守恒定律？写出运算过程．答案 见解析解析 按定义，滑块运动的瞬时速度大小v 为v ＝Δs Δt ① 式中Δs 为滑块在很短时间Δt 内走过的行程设纸带上相邻两点的时间间隔为Δt A ，则Δt A ＝1f ＝0.02s② Δt A 可视为很短．设滑块A 在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v 0、v 1.将②式和图给实验数据代入①式可得v 0＝2.00m/s③v 1＝0.970m/s④ 设滑块B 在碰撞后的速度大小为v 2，由①式有v 2＝d Δt B⑤ 代入题给实验数据得v 2≈2.86m/s⑥ 设两滑块在碰撞前、后的动量分别为p 和p ′，则p ＝m 1v 0⑦ p ′＝m 1v 1＋m 2v 2⑧ 两滑块在碰撞前、后总动量相对误差的绝对值为δp ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪p －p ′p ×100% ⑨ 联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，得δp ≈1.7%<5%所以，本实验在赞同的误差范围内考据了动量守恒定律．2.把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接起来，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于摩擦可以忽略不计的水平桌面上，如图6所示，现烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，研究物体间发生相互作用时的不变量．测量过程中：图6(1)还必定增加的器材有.(2)需直接测量的数据是.(3)需要验算的表达式如何表示？.答案(1)刻度尺、白纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板、天平(2)两球的质量m1、m2，水平射程x1、x2(3)m1x1＝m2x2解析本实验是在“研究物体间发生相互作用时的不变量”时，为了确定物体速度的方法进行的迁移．两球弹开后，分别以不相同的速度走开桌面做平抛运动，两球做平抛运动的时间相等，均为t＝2hg(h为桌面离地的高度)．依照平抛运动规律，由两球落地址距抛出点的水平距离x＝vt，知两球水平速度之比等于它们的射程之比．即v1∶v2＝x1∶x2；所以本实验中只要测量x1、x2即可，测量x1、x2时需正确记下两球落地址地址，故需要刻度尺、白纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板等．若要研究m1x1＝m2x2可否成立，还需用天平测量两球质量m1、m2.3.如图7是用来考据动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱．实验时，调治悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平川面上的C点．测出有关数据即可考据1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边缘间的水平距离为c.其他：图7(1)还需要测量的量是、和．(2)依照测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为．(忽略小球的大小)答案(1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面离水平川面的高度H(2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h解析(1)要考据动量守恒必定知道两球碰撞前后的动量变化，依照弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变化；依照平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平川面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量m2和立柱高h、桌面离水平川面的高度H就能求出弹性球2的动量变化．(2)依照(1)的解析可以写出动量守恒的方程2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h.4．某同学利用电火花计时器平和垫导轨做考据动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图8(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上平均分布着必然数量的小孔，导游轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块牢固地飘扬在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．图8(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调治气垫导轨的调治旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把电火花计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调治打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带搬动时，纸带向来在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先，尔后，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图(b)所示；⑧测得滑块1的质量为310g ，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g. 完满实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02s 打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为kg·m/s ；两滑块相互作用今后系统的总动量为kg·m/s.(结果均保留三位有效数字)(3)试说明(2)中两结果不完好相等的主要原因是．答案 (1)⑥接通打点计时器的电源 释放滑块1(2)0.620 0.618 (3)纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦力的作用解析 (1)使用打点计时器时，先接通电源后释放纸带，所以先接通打点计时器的电源，后释放滑块1.(2)松开滑块1后，滑块1做匀速运动，跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动，依照纸带的数据得：碰撞前滑块1的动量为：p 1＝m 1v 1＝0.310×0.20.1kg·m/s＝0.620 kg·m/s ，滑块2的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.620 kg·m/s ；碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为：(m 1＋m 2)v 2＝(0.310＋0.205)×0.1680.14kg·m/s ＝0.618 kg·m/s(3)结果不完好相等是由于纸带与打点计时器限位孔之间有摩擦力的作用．。

实验07 验证动量守恒定律(对应学生用书P117)一、实验目的验证动量守恒定律．二、实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p ＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．三、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等．方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．四、实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示)1．测质量：用天平测出滑块质量．2．安装：正确安装好气垫导轨．3．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)．4．验证：一维碰撞中的动量守恒．方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图所示)1．测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.2．安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．3．实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．4．测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度．5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验．6．验证：一维碰撞中的动量守恒．方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图所示)1．测质量：用天平测出两小车的质量．2．安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．3．实验：接通电源，让小车A 运动，小车B 静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动．4．测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v ＝Δx Δt算出速度． 5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验．6．验证：一维碰撞中的动量守恒．方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示)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：按照图中所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平．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同一高度自由滚下，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 .如图所示．6．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m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON ，看在误差允许的范围内是否成立．7．结束：整理好实验器材放回原处．某同学用如图1所示装置通过半径相同的A、B两球(m A＞m B)的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10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由静止开始滚下，和B 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10次．图1中O 点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．图1图2(1)碰撞后B球的水平射程应取____________ cm.(2)在以下选项中，本次实验必须进行测量的有____________(填选项号)．A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．A球与B球碰撞后，测量A球及B球落点位置到O点的距离C．测量A球或B球的直径D．测量A球和B球的质量 (或两球质量之比)E．测量水平槽面相对于O点的高度(3)实验中，关于入射球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是( )A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小解析：(1)用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面，可知圆心的位置是65.7 cm，这也是小球落点的平均位置．(2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m 1、m 2，三个落点到O 点的距离x 1、x 2、x 3，所以应选A 、B 、D ．(3)入射球的释放点越高，入射球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力的影响相对越小，可以较好的满足动量守恒的条件，也有利于减小测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，选项C 正确．答案：(1)65.7(65.5～65.9均可) (2)ABD (3)C(对应学生用书P 118)一、数据处理1．速度的测量方案一：滑块速度的测量：v ＝Δx Δt，式中Δx 为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．方案二：摆球速度的测量：v ＝2gh ，式中h 为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度，h 可用刻度尺测量(也可由量角器和摆长计算出)．方案三：小车速度的测量：v ＝Δx Δt，式中Δx 是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量，Δt 为小车经过Δx 的时间，可由打点间隔算出．2．验证的表达式方案一、二、三：m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′.方案四：m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON二、注意事项1．前提条件碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平．(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力．(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：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选质量较大的小球作为入射小球；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．(2014·全国新课标Ⅱ)现利用如图所示的装置验证动量守恒定律．在图中，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．实验测得滑块A 的质量m 1＝0.310 kg ，滑块B 的质量m 2＝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Δt B ＝3.500 ms ，碰撞前后打出的纸带如图所示．若实验允许的相对误差绝对值(|碰撞前后总动量之差碰前总动量|×100%)最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程．解析：按定义，物体运动的瞬时速度大小为v ：v ＝Δs Δt ① 式中Δs 为物块在很短时间Δt 内走过的路程，设纸带上打出相邻两点的时间间隔为Δt A ，则Δt A ＝1f ＝0.02 s ②Δt A 可视为很短，设在A 碰撞前后瞬时速度大小分别为v 0、v 1，将②式和图给实验数据代入①式可得：v 0＝4.00×10－20.02m/s ＝2.00 m/s ③ v 1＝1.94×10－20.02m/s ＝0.970 m/s ④ 设B 在碰撞后的速度大小为v 2，由①式有v 2＝d Δt B ⑤代入题所给的数据可得：v 2＝2.86 m/s ⑥。

实验七验证动量守恒定律实验溯本求源【利用气垫导轨验证动量守恒定律】①测质量：用天平测出两滑块的质量．②安装：正确安装好气垫导轨．③测速：测出两滑块碰撞前、后的速度.【用两摆球碰撞验证动量守恒定律】①测质量：用天平测出两球的质量．②安装：把两个等大的小球用等长悬线悬挂起来．③实验：一个小球静止，拉起另一个小球，然后松手，两球相碰．④测速：测碰撞后小球摆起的角度，算出对应的小球速度．【利用打点计时器验证动量守恒定律】①测质量：用天平测出两小车的质量．②安装：将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．③实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成整体，随后两车一起运动．算出两车④测速：通过纸带上两计数点间的距离及打下两计数点的时间，由v＝△x△t碰撞前后的速度.【利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律】①测质量：用天平测出两小球的质量，且m入射>m被碰．②安装：调整固定斜槽使斜槽底端水平．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找平均位置点：每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，小球滚下10次，用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，找圆心；再将被碰小球放在图示位置处使其被入射小球碰撞后落下(入射小球的起始位置始终不变)，经过10次碰撞后，用同样的方法找入射小球和被碰小球落点所在最小圆的圆心．⑤测距离：用刻度尺量出O到所找圆心的距离.●误差分析1．系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等．(1)碰撞是否为一维．(2)气垫导轨是否完全水平，摆球受到空气阻力，小车受到长木板的摩擦力，入射小球的释放高度存在差异．2．偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量．●注意事项1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)若利用气垫导轨进行验证，给滑块的初速度应沿着导轨的方向．(2)若利用摆球进行验证，实验前两摆球应刚好接触且球心在同一水平线上．将摆球拉起后，两摆线应在同一竖直面内．(3)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力．(4)若利用平抛运动规律进行验证，安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球.实验热点探究考点一教材原型实验题型1 利用气垫导轨验证动量守恒例 1 某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实验．实验装置如图所示，下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨和光电门，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平②测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d③得到A、B两滑块(包含遮光片)的质量m1、m2④向气垫导轨通入压缩空气⑤利用气垫导轨左右的弹射装置，使滑块A、B分别向右和向左运动，测出滑块A、B在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为Δt1和Δt2⑥观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起，运动方向与滑块B碰撞前运动方向相同，此后滑块A再次经过光电门时挡光时间为Δt试解答下列问题：(1)碰撞前A滑块的速度大小为________，碰撞前B滑块的速度大小为________．(2)为了验证碰撞中动量守恒，需要验证的关系式是：________________________(用题中物理量表示)．(3)有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能．请用上述实验过程测出的相关物理量，表示出A、B系统在碰撞过程中损失的机械能ΔE＝_______.题型2|用打点计时器验证动量守恒定律例2 某实验小组同学为“验证动量守恒定律”设置实验装置如图甲所示，放在长木板上的小车A的前端粘有橡皮泥，现推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车A后连接纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz.(1)下列说法正确的是________．A．需在长木板右端下面适当位置处垫放小木块用以平衡摩擦力B．实验中A车的质量必须大于B车的质量C．两车分别装上橡皮泥和撞针是为了碰撞后使两车粘在一起D．实验时先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源(2)现获得一条纸带如图乙所示，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A车的碰前速度，应选________段来计算A车和B 车碰后的共同速度(填“ab”“bc”“cd”或“de”)．(3)已测得小车A的质量m1＝0.35 kg，小车B的质量m2＝0.18 kg，由以上测量结果可得碰前总动量为______ kg·m/s，碰后总动量为________ kg·m/s.由此该小组同学得出实验结论为________________________________________________________________________ (计算结果保留三位有效数字)．题型3用摆球的碰撞验证动量守恒定律例3 [2021·南昌三校联考]某研究小组设计了如下实验来验证动量守恒定律：两条相同的竖直细线分别挂着两个等体积小球，质量分别是m1和m2，中间夹有一轻弹簧，再用一细线穿过弹簧连接两球，弹簧处于压缩状态但不与小球连接，用火烧断穿过弹簧的细线，两球分别向左、右运动，测出它们最大的摆角分别为α、β如图所示．(1)实验过程中，________(选填“有”或“没有”)必要测出竖直细线的长度．(2)理论上，质量大的小球摆角______(选填“大”或“小”)．(3)试写出验证动量守恒的表达式：________________.(用题中所给物理量表示)题型4|利用斜槽轨道验证动量守恒例4 [2021·北京丰台二模]在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学采用如图所示的“碰撞实验器”来验证动量守恒定律．(1)实验中，斜槽轨道末端________(填选项前的字母)．A．必须水平 B．要向上倾斜 C．要向下倾斜(2)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2.实验要求m1________m2，r1________r2.(均选填“＞”“＜”或“＝”)(3)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射小球多次从斜槽上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球静置于轨道水平部分的末端，再将入射小球从斜槽上S位置由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复．空气阻力忽略不计．接下来要完成的必要步骤是________(填选项前的字母)．A．测量两个小球的质量m1、m2B．测量入射小球开始释放时的高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到入射小球、被碰小球相碰后落地点的平均位置M、NE．测量平抛射程OM、ON(4)若两球相碰前后的动量守恒，则其表达式为________________；若碰撞是弹性碰撞，则还可以写出的表达式为________________________．(用上一问中测量的量表示)练1 [2020·山东模拟]某同学在利用气垫导轨、滑块、数字计时器、光电门等器材验证动量守恒定律的实验中，用到两个相同的光电门1和光电门2及质量分别为400 g、200 g的滑块A和B，两滑块上分别固定有宽度相同的长方形遮光片，部分实验操作如下：(1)用精确度为0.02 mm的游标卡尺测量遮光片的宽度，示数如图甲所示，其读数为________ cm.某次测量中，数字计时器记录的遮光片通过光电门的时间为40.0 ms，则滑块经过光电门时的速度大小为________ m/s(计算结果保留3位有效数字)．(2)研究两个滑块的弹性碰撞：实验中给某个静止滑块适当的初速度，使其从左向右运动，与另一静止的滑块发生弹性碰撞，碰后两滑块的速度方向相同．据此判断，实验开始时，气垫导轨上放置的器材1、器材2、器材3、器材4(如图乙)从左到右应依次为________．a．光电门1、滑块A、滑块B、光电门2b．光电门1、滑块B、滑块A、光电门2c．滑块A、光电门1、滑块B、光电门2d．滑块B、光电门1、滑块A、光电门2(3)研究两个滑块的完全非弹性碰撞：实验中两个滑块碰撞后粘在一起，从左向右先后通过两个光电门．某次测得遮光片先通过一个光电门的速度大小为0.309 m/s，后通过另一个光电门的速度大小为0.311 m/s.若上述速度大小的差别由单一因素引起，该因素可能是________或________．a．遮光片倾斜b．空气阻力c．气垫导轨不水平，左低右高d．气垫导轨不水平，左高右低考点二实验拓展创新多维探究题型1|实验方案的创新例5 [2020·大连质检]某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验．光滑的水平平台上的A点放置一个光电门．实验步骤如下：A．在小滑块a上固定一个窄挡光片；B．用天平测得小滑块a(含挡光片)和小球b的质量分别为m1、m2；C．a、b之间用细线连接，中间夹一被压缩的水平轻短弹簧(弹簧未与a、b连接)，静止放置在平台上；D．烧断细线，a、b被弹开，向相反方向运动；E．记录滑块a上挡光片通过光电门的时间t；F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面上的B点，测出平台的上平面距水平地面的高度h及B点与平台边缘重垂线之间的水平距离x0；G．改变弹簧压缩量，进行多次实验．(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度d，如图乙所示，挡光片的宽度为________ mm.＝________，则a、b与弹簧组成的系统在水平方(2)若在误差允许范围内，满足m1dt向上动量守恒．(用上述实验所涉及物理量的字母表示，重力加速度为g)题型2|实验拓展——验证动量定理例6 [2020·全国卷Ⅰ，23]某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等．实验步骤如下：(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2；(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I＝______，滑块动量改变量的大小Δp＝______；(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次测量得到的一组数据为：d＝1.000 cm，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400 kg，Δt1＝3.900×10－2 s，Δt2＝1.270×10－2 s，t12＝1.50 s，取g＝9.80 m/s2.计算可得I＝________N·s，Δp＝________ kg·m·s－1；(结果均保留3位有效数字)(7)定义δ＝|I−△p|×100%，本次实验δ＝________%(保留1位有效数字)．I练2 在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作：①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；②将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B；③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C.(1)若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1________m2.(选填“>”“＝”或“<”)(2)为完成本实验，必须测量的物理量有________．A．小球a开始释放的高度hB．木板水平向右移动的距离lC．a球和b球的质量m1、m2D．O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3.(3)在实验误差允许的范围内，若动量守恒，其关系式应为________________．实验七验证动量守恒定律实验热点探究例1 解析：(1)碰撞前A 滑块的速度大小为v A ＝d Δt 1，碰撞前B 滑块的速度大小为v B ＝d Δt 2. (2)为了验证碰撞中动量守恒，需要验证关系式m B v B －m A v A ＝(m B ＋m A )v ，其中碰后的共同速度v ＝d Δt ，代入可得：m 2Δt 2−m 1Δt 1＝m 1+m 2Δt . (3)A 、B 系统在碰撞过程中损失的机械能ΔE ＝12m A v +A 212m B v B 2－12(m A ＋m B )v 2，代入可得： ΔE ＝d 22[m 1Δt 12+m 2Δt 22−m 1+m 2Δt 2]答案：(1)d Δt 1d Δt 2 (2)m 2Δt 2−m 1Δt 1＝m 1+m 2Δt (3) d 22[m 1Δt 12+m 2Δt 22−m 1+m 2Δt 2] 例2 解析：(1)为保证碰撞前后小车匀速直线运动且碰撞过程中动量守恒，因此实验中需要平衡摩擦力，故A 项正确；本实验中测量速度用的是打点计时器，因此碰撞后两小车必须粘在一起才能测出系统的末动量，所以C 项正确；本实验中不需要满足小车A 的质量大于小车B 的质量，故B 项错误；打点计时器使用过程中应先通电，后释放小车，故D 项错误．(2)从纸带上的点迹和数据看到，ab 段表示小车A 处于加速阶段，bc 段表示小车A 处于匀速运动阶段，cd 段表示小车A 与小车B 处于碰撞缓冲阶段，de 段表示小车A 、B 碰后一起做匀速直线运动，选bc 段来计算A 的碰前速度，应选de 段来计算小车A 和小车B 碰后的共同速度．(3)计算小车A 碰撞前的速度v 0＝0.315 00.1 m/s ＝3.150 m/s ，碰撞前的总动量P 初＝m 1v 0≈1.10 kg·m/s，两车碰撞后的速度v 共＝0.203 80.1m/s ＝2.038 m/s ，碰撞后的总动量p 末＝(m 1＋m 2)v 共≈1.08 kg·m/s，由此得出结论：在误差允许的范围内系统动量守恒．答案：(1)AC (2)bc de (3)1.10 1.08 在误差允许的范围内，系统动量守恒 例3 解析：烧断细线前后两球与弹簧组成的系统在水平方向动量守恒，取水平向左为正方向，由动量守恒定律得m 1v 1－m 2v 2＝0，烧断细线后小球第一次上摆的过程机械能守恒，选两球经过的最低水平面为零势能面，由机械能守恒定律，对左边小球有12m 1v 12＝m 1gL (1－cos α)，对右边小球有12m 2v 22＝m 2gL (1－cos β)，联立以上列式得m 1√1−cos α＝m 2√1−cos β.(1)根据以上分析，实验过程中没有必要测出竖直细线的长度． (2)由m 1√1−cos α＝m 2√1−cos β可知，质量大的小球摆角小．(3)由以上推导过程可知，实验需要验证的表达式是m 1√1−cos α＝m 2√1−cos β. 答案：(1)没有 (2)小 (3)m 1√1−cos α＝m 2√1−cos β例4 解析：(1)本实验验证动量守恒时以平抛的水平射程代替速度，所以斜槽轨道末端必须水平，从而保证两小球做的都是平抛运动．(3)根据实验原理可知，接下来需要完成的必要步骤有：测量两个小球的质量m 1、m 2，分别找到两小球相碰后落地点的平均位置M 、N ，测量平抛的水平射程OM 、ON ，故A 、D 、E 正确；入射小球开始释放时的高度h 不需要测量，因为小球每次都从斜槽上同一点由静止释放，到达斜槽末端的初速度为定值，这个定值可以通过平抛的水平射程间接反映出来，B 错误；抛出点距地面的高度H 也不需要测量，因为不管是哪个小球哪次下落，对应的下落高度都相同，由x＝vt 和H ＝12gt 2得v ＝x √g2H，在H 相同时，v ∝x ，所以没必要测出斜槽末端距地面的高度，C 错误．(4)由于v ∝x ，因此可以由验证m 1v 0＝m 1v 1＋m 2v 2转化为验证m 1·OP ̅̅̅̅＝m 1·OM̅̅̅̅̅＋m 2·ON ̅̅̅̅.因为弹性碰撞满足机械能守恒，即12m 1v 02＝12m 1v +1212m2v 22，所以应满足m 1·OP ̅̅̅̅2＝m 1·OM ̅̅̅̅̅2＋m 2·ON̅̅̅̅2 答案：(1)A (2)＞ ＝ (3)ADE (4)m 1·OP ̅̅̅̅＝m 1·OM ̅̅̅̅̅＋m 2·ON ̅̅̅̅ m 1·OP ̅̅̅̅2＝m 1·OM ̅̅̅̅̅2＋m 2·ON̅̅̅̅2 练1 解析：(1)游标尺上零刻度线后面的第1条刻度线与主尺的一条刻度线对齐，故读数为2 cm ＋1×0.02 mm＝2.002 cm ，滑块的速度v ＝dΔt ＝2.002×10−240.0×10−3m/s ＝0.501 m/s.(2)碰撞后滑块的速度方向相同，又已知滑块A 的质量大于滑块B 的质量，则说明是用滑块A 碰撞静止的滑块B ，光电门1(或2)测量滑块A 的初速度，光电门2(或1)测量两滑块碰后的速度，所以气垫导轨上从左到右器材放置的次序应为滑块A 、光电门1(或2)、滑块B 、光电门2(或1)，选项c 正确．(3)可能是滑块上的遮光片发生倾斜，实际通过光电门的遮光片宽度发生变化，遮光时间发生变化，导致测量速度与实际速度相比发生变化；也可能是气垫导轨不够水平，左高右低，碰撞后两滑块继续做加速运动，导致测量速度变大，选项a 、d 正确．答案：(1)2.002 0.501 (2)c (3)a d例5 解析：(1)挡光片的宽度d ＝3.5 mm ＋20.7×0.01 mm＝3.707 mm.(2)烧断细线，a 、b 被弹簧弹开，a 通过光电门的速度大小v 1＝d t，被弹开后a 的动量大小P a ＝m 1d t ，b 从平台边缘飞出后做平抛运动，其初速度大小v 2＝x 0t ′＝x 0√g 2h ，被弹开后b 的动量大小p b ＝m 2x 0√g 2h ；若p a ＝p b ，则a 、b 与弹簧组成的系统在水平方向上动量守恒．答案：(1)3.707(3.705～3.708范围内均可) (2)m 2x 0√g2h例6 解析：(1)滑块在气垫导轨上运动时可认为阻力为零，当导轨水平放置时滑块匀速运动，遮光片通过两光电门的遮光时间大约相等．(5)将砝码和砝码盘所受重力作为滑块所受拉力时，由冲量定义可知I ＝m 1gt 12.滑块通过两光电门时的速度大小分别为v A ＝d Δt 1、v B ＝d Δt 2，故此过程中滑块动量改变量的大小为Δp ＝m 2v B －m 2v A ＝m 2(d Δt 2−d Δt 1).(6)将数据代入上述表达式可得I ≈0.221 N·s、Δp ≈0.212 kg·m/s.(7)由定义得δ＝|I−Δp I|×100%≈4%.答案：(1)大约相等 (5)m 1gt 12 m 2(d Δt 2−dΔt 1)(6)0.221 0.212 (7)4练2 解析：在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有m 1v 0＝m 1v 1＋m 2v 2，碰撞前后动能相等，故有12m 1v 02＝12m 1v 02=12m 1v 12+12m 2v 22，解得v 1＝m 1−m 2m 1+m 2v 0，若要使a 球的速度方向不变，则m 1＞m 2；小球平抛运动的时间t ＝√2h g ，则初速度v ＝x t ＝x √g 2h ，显然平抛运动的初速度与下降高度二次方根的倒数成正比，当p 0＝p 1＋p 2，即1√y ＝1√y +2√y 成立时系统的动量守恒；由以上可知，需测量的物理量有a 球和b 球的质量m 1、m 2和O 点到A 、B 、C 三点的距离y 1、y 2、y 3，C 、D 正确．答案：(1)＞ (2)CD (3)1√y ＝1√y +2√y。

验证动量守恒定律【实验过程】方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验1.测质量:用天平测出滑块质量。

2.安装:正确安装好气垫导轨。

3.实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度。

(①改变滑块的质量,②改变滑块的初速度大小和方向)方案二:利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验1.测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2。

2.安装:把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。

3.实验:一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰。

4.测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度。

5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验。

方案三:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验1.测质量:用天平测出两小车的质量。

2.安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。

3.实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运动。

4.测速度:通过测纸带上两计数点间的距离及时间由v=算出速度。

5.改变条件:改变碰撞条件,重复实验。

方案四:利用斜槽完成一维碰撞实验1.测质量:先用天平测出小球质量m1、m2。

2.安装:按如图所示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端点切线水平,调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行,以确保正碰后的速度方向水平。

3.确定被测数据:(1)在地上铺一张白纸,在白纸上铺放复写纸。

(2)在白纸上记下重垂线所指的位置O,它表示入射小球m1碰前的位置。

(3)先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P。

(4)把被碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次,仿步骤5作出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。

实验07 验证动量守恒定律(对应学生用书P117)一、实验目的验证动量守恒定律．二、实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p ＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．三、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等．方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．四、实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示)1．测质量：用天平测出滑块质量．2．安装：正确安装好气垫导轨．3．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)．4．验证：一维碰撞中的动量守恒．方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图所示)1．测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.2．安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．3．实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．4．测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度．5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验．6．验证：一维碰撞中的动量守恒．方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图所示)1．测质量：用天平测出两小车的质量．2．安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．3．实验：接通电源，让小车A 运动，小车B 静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动．4．测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v ＝Δx Δt算出速度． 5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验．6．验证：一维碰撞中的动量守恒．方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示)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：按照图中所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平．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同一高度自由滚下，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 .如图所示．6．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m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON ，看在误差允许的范围内是否成立．7．结束：整理好实验器材放回原处．某同学用如图1所示装置通过半径相同的A、B两球(m A＞m B)的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10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由静止开始滚下，和B 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10次．图1中O 点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．图1图2(1)碰撞后B球的水平射程应取____________ cm.(2)在以下选项中，本次实验必须进行测量的有____________(填选项号)．A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．A球与B球碰撞后，测量A球及B球落点位置到O点的距离C．测量A球或B球的直径D．测量A球和B球的质量 (或两球质量之比)E．测量水平槽面相对于O点的高度(3)实验中，关于入射球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是( )A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小解析：(1)用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面，可知圆心的位置是65.7 cm，这也是小球落点的平均位置．(2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m 1、m 2，三个落点到O 点的距离x 1、x 2、x 3，所以应选A 、B 、D ．(3)入射球的释放点越高，入射球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力的影响相对越小，可以较好的满足动量守恒的条件，也有利于减小测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，选项C 正确．答案：(1)65.7(65.5～65.9均可) (2)ABD (3)C(对应学生用书P 118)一、数据处理1．速度的测量方案一：滑块速度的测量：v ＝Δx Δt，式中Δx 为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．方案二：摆球速度的测量：v ＝2gh ，式中h 为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度，h 可用刻度尺测量(也可由量角器和摆长计算出)．方案三：小车速度的测量：v ＝Δx Δt，式中Δx 是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量，Δt 为小车经过Δx 的时间，可由打点间隔算出．2．验证的表达式方案一、二、三：m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′.方案四：m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON二、注意事项1．前提条件碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平．(2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．(3)若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力．(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：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选质量较大的小球作为入射小球；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．(2014·全国新课标Ⅱ)现利用如图所示的装置验证动量守恒定律．在图中，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．实验测得滑块A 的质量m 1＝0.310 kg ，滑块B 的质量m 2＝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Δt B ＝3.500 ms ，碰撞前后打出的纸带如图所示．若实验允许的相对误差绝对值(|碰撞前后总动量之差碰前总动量|×100%)最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程．解析：按定义，物体运动的瞬时速度大小为v ：v ＝Δs Δt ① 式中Δs 为物块在很短时间Δt 内走过的路程，设纸带上打出相邻两点的时间间隔为Δt A ，则Δt A ＝1f ＝0.02 s ② Δt A 可视为很短，设在A 碰撞前后瞬时速度大小分别为v 0、v 1，将②式和图给实验数据代入①式可得：v 0＝4.00×10－20.02m/s ＝2.00 m/s ③ v 1＝1.94×10－20.02m/s ＝0.970 m/s ④ 设B 在碰撞后的速度大小为v 2，由①式有v 2＝d Δt B ⑤代入题所给的数据可得：v 2＝2.86 m/s⑥设两滑块在碰撞前后的动量分别为p 和p ′，则 p ＝m 1v 0 ⑦ p ′＝m 1v 1＋m 2v 2 ⑧ 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为 δγ＝|p －p′p |×100%⑨ 联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，可得：δγ＝1.7%＜5%⑩ 因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律． 答案：见解析。

2020届一轮复习人教版实验：验证动量守恒学案1．实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．2．实验器材斜槽、小球（两个）、天平、复写纸、白纸等．3．实验步骤（1）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）按照实验原理图甲安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．（3）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）不放被撞小球，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小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．（5）把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，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.如实验原理图乙所示．（6）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m1OP＝m1OM＋m2ON，看在误差允许的范围内是否成立．（7）整理好实验器材放回原处．（8）实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．验证动量守恒定律实验注意事项: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。

高考物理一轮复习
B．m(L－d)
d
D．m(L＋d)
L
，人的速度大小为v′，人从船尾走到船头所用时间为
解析：设向右为正方向，人跳出前后，甲船与人动量守恒，则(m＋
解析：设物块与地面间的动摩擦因数为μ.若要物块a、b能够发生碰撞，应有
m/s
发生第一次碰撞，碰撞过程中，系统的动量守恒、机械能守恒．设速度方
B．v0＋v2
解析：弹丸爆炸瞬间爆炸力远大于外力，故爆炸瞬间动量守恒．因两弹片均水平飞出，飞行时间
．取向右为正方向，由水平速度v＝x
t知，A中，v甲＝2.5 m/s
；C中，v
甲＝1 m/s，v
乙
＝2 m/s；D中，v
甲
＝－
v
甲＋m
乙
v
乙
，其中m
甲
＝
3
4m，m乙＝
1
4m，v＝
通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？
两球速度大小之比为2∶5 两球速度大小之比为1∶10
B．3L 4
第一次分离后，物块A沿圆弧面上升的最大高度．
．动量守恒，机械能守恒
B.1
2
mM
m＋M
v2
D．NμmgL
离开弹簧后，应该做________运动，已知滑块A、B的质量分别为
图中可以看出闪光照片有明显与事
____________________________．
分开后，A的动量大小为________ kg·m/s，B的动量的大小为
小球脱离弹簧时小球和小车各自的速度大小；在整个过程中，小车移动的距离．。

实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)。

A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。

在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球碰前的位置。

先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复甲乙若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则B．m1>m2，r1<r2D．m<m，r＝r测定小球碰撞前后的速度是不容易的，间接地解决这个问题。

离开弹簧后，应该做__________运动，已知滑块A、，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是_____________________________________________________若不计此失误，分开后，A的动量大小为__________kg·m/s，的质量m A、m B。

甲乙若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上，段计算小车甲的碰前速度，应选__________段来计算小车甲和乙碰后的已测得小车甲的质量m甲＝0.40 kg，小车乙的质量m乙＝0.20 kgm v m v____________、__________和_______________根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为__________________________要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球分别为m1和m2，且m1>m2②按照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，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。