《高考物理大一轮复习讲义 （深度思考+考点突破+提能训练） 第十三章 实验十六 验证动量守恒定律（含解析） 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习讲义 （深度思考+考点突破+提能训练） 第十三章 实验十六 验证动量守恒定律（含解析） 新人教版（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验十六验证动量守恒定律考纲解读 1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小.2.验证在系统不受外力的作用下，系统内物体相互作用时总动量守恒基本实验要求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，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量pm1v1m2v2，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
2、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m1m1m2，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规律方法总结1 数据处理验证表达式：m1v1m2v2m1v1m2v22 注意事项(1)前提条
3、件保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动(2)利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1m2，防止碰后m1被反弹考点一对实验步骤及实验误差分析的考查例1某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图1甲所示，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均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，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1(1)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
4、向气垫导轨通入压缩空气；把打点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和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块2放在气垫导轨的中间；先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出较理想的纸带如图乙所示；测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g；试着完善实验步骤的内容(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为_ kgm/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为_ k
5、gm/s(保留三位有效数字)(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是_解析(2)作用前滑块1的速度v1 m/s2 m/s，其质量与速度的乘积为0.310 kg2 m/s0.620 kgm/s，作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v m/s1.2 m/s，其质量与速度的乘积之和为(0.310 kg0.205 kg)1.2 m/s0.618 kgm/s.答案(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200618(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦考点二对实验数据处理的考查例2某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动
6、，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动他设计的装置如图2甲所示在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力甲乙图2(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)A为运动的起点，则应选_段来计算A碰前的速度应选_段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)(2)已测得小车A的质量m10.4 kg，小车B的质量为m20.2 kg，则碰前两小车的总动量为_ kgm/s，碰后两小车的总动量为_ kgm/s.解析(1)从分析纸带上打点的情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又
7、表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算小车A碰前的速度从CD段打点的情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段内小车运动稳定，故应选用DE段计算A和B碰后的共同速度(2)小车A在碰撞前速度v0 m/s1.050 m/s小车A在碰撞前动量p0mAv00.41.050 kgm/s0.420 kgm/s碰撞后A、B的共同速度v m/s0.695 m/s碰撞后A、B的总动量p(mAmB)v(0.20.4)0.695 kgm/s0.417 kgm/s答案(1)BCDE(2)0.4200.4171 实验方案方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重
8、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2 实验步骤方案一：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(改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向)碰撞前后的速度(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(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
9、：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(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算出速度(5)
10、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例3气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图3所示(弹簧的长图3度忽略不计)，采用的实验步骤如下：a用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；b调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；c在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡锁锁定，静止放置在气垫导轨上；d用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；e按下电钮放开卡锁，同时使分别记录
11、滑块A、B运动时间的计时器开始工作当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.(1)实验中还应测量的物理量是_(2)利用上述测量的物理量，验证动量守恒定律的表达式是_(3)利用上述物理量写出被压缩弹簧的弹性势能大小的表达式为_解析(1)A、B所组成的系统初动量为零，A、B两滑块分开后动量应大小相等、方向相反，这就需要求两滑块的速度，其中滑块A的速度为，要求滑块B的速度，还应测量B右端到D的距离L2，这样滑块B的速度就可用表达式来表示(2)A、B开始静止，放开卡锁后两者均做匀速直线运动，总动量为零，A、B运动后动量大小相等、方向相反，即mAmB.(3)
12、弹簧的弹性势能全部转化为A、B的动能，即EpmA()2mB()2答案(1)B右端到D的距离L2(2)mAmB(3)EpmA()2mB()21 在利用悬线悬挂等大小球进行验证动量守恒定律的实验中，下列说法正确的是 ()A悬挂两球的线长度要适当，且等长B由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C两小球必须都是刚性球，且质量相同D两小球碰后可以粘合在一起共同运动答案ABD解析两线等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A正确；由于计算碰撞前速度时用到了mghmv20，即初速度为0，B正确；本实验中对小球的弹性性能无要求，C错误；两球正碰后，有各种运动情况，所以D正确2 在“验证动量守恒定律”的实
13、验中，实验装置的示意图如图4所示实验中，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，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小图4B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答案C解析入射小球释放点越高，入射球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力的影响相对减小，可以较好地满足动量守恒的条件，也有利于减少测量水平位移时的相对误差，从而使实验误差减小，选项C正确3 如图5(a)所示，在
14、水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲量时，随即启动打点计时器甲车运动一段距离后，与静止的(乙)车发生正碰并粘在一起运动图5纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图(b)所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车运动速度大小为_m/s，甲、乙两车的质量比m甲m乙_.答案0.621解析由纸带及刻度尺可得碰前甲车的速度为v1 m/s0.6 m/s.碰后两车的共同速度v2 m/s0.4 m/s.由动量守恒定律有m甲v1(m甲m乙)v2.由此得甲、乙两车的质量比.4. 气垫导轨(如图6)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用 图6电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以
