第一章动量守恒定律4实验：验证动量守恒定律实验：验证动量守恒定律实实验验目目标标1明确验证动量守恒定律的基本思路明确验证动量守恒定律的基本思路2验证一维碰撞中的动量守恒验证一维碰撞中的动量守恒3知道实验数据的处理方法知道实验数据的处理方法必备知识 自主预习储备01关键能力情境探究达成02类型一实验原理与操作类型二数据处理与误差分析类型三创新实验设计类型一实验原理与操作类型一实验原理与操作【典典例例1】(2022山山西西长长治治第第二二中中学学期期末末)某某同同学学用用如如图图甲甲所所示示装装置置通通过过半半径径相相同同的的A、B两两球球的的碰碰撞撞来来验验证证动动量量守守恒恒定定律律，图图中中CQ是是斜斜槽槽，QR为为水水平平槽槽，二二者者平平滑滑相相接接，实实验验时时先先使使A球球从从斜斜槽槽上上某某一一固固定定位位置置G由由静静止止开开始始滚滚下下，落落到到位位于于水水平平地地面面上上的的记记录录纸纸上上，留留下下痕痕迹迹重重复复上上述述操操作作10次次，得得到到10个个落落点点痕痕迹迹然然后后把把B球球放放在在水平槽上靠近槽末端的地方，让水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从原位置球仍从原位置G由静止开始由静止开始滚滚下下，和和B球球碰碰撞撞后后，A、B球球分分别别在在记记录录纸纸上上留留下下各各自自的的落落点点痕痕迹迹。
重重复复这这种种操操作作10次次图图中中O点点是是水水平平槽槽末末端端口口在在记记录录纸纸上上的的垂垂直直投投影影点点，P点点为为未未放放被被碰碰球球B时时A球球的的平平均均落落点点，M为为与与B球球碰碰后后A球球的的平平均均落落点点，N为为被被碰碰球球B的的平平均均落落点点若若B球球落落点点痕痕迹迹如如图图乙乙所所示示，其中米尺水平放置，且平行于其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零刻度线与，米尺的零刻度线与O点对齐1)A球球的的质质量量mA和和被被碰碰球球B的的质质量量mB的的关关系系是是mA_mB选选填填“”“”“”或或“”)解析解析为了防止碰后为了防止碰后A球反弹，应保证球反弹，应保证A球质量大于球质量大于B球的质量球的质量2)碰撞后碰撞后B球的水平射程球的水平射程L0约为约为_cm解解析析做做一一个个尽尽量量小小的的圆圆，圈圈住住尽尽量量多多的的点点，其其圆圆心心即即为为平平均均落落点，所以射程约为点，所以射程约为64.5 cm64.5(64.264.8均可均可)(3)下下列列选选项项中中，本本次次实实验验必必须须测测量量的的物物理理量量是是_填填选选项项前前的字母的字母)A水平槽上未放水平槽上未放B球时，球时，A球平均落点位置到球平均落点位置到O点的距离点的距离L1BA球与球与B球碰撞后，球碰撞后，A球平均落点位置到球平均落点位置到O点的距离点的距离L2CA球或球或B球的直径球的直径DDA球和球和B球的质量球的质量mA、mBEG点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度H(4)需验证的关系式为需验证的关系式为_。
用题中给出的字母表示用题中给出的字母表示)mAL1mAL2mBL0类型二数据处理与误差分析类型二数据处理与误差分析【典典例例2】(2022山山东东威威海海高高二二期期中中)某某同同学学用用如如图图所所示示的的装装置置来来“验验证证动动量量守守恒恒定定律律”，在在气气垫垫导导轨轨右右端端固固定定一一弹弹簧簧，滑滑块块b的的右右端端有有粘粘性性强强的的物物质质图图中中滑滑块块a和和挡挡光光片片的的总总质质量量m10.310 kg，滑滑块块b的的质质量量m20.108 kg，实验步骤如下：，实验步骤如下：打打开开气气泵泵，调调节节气气垫垫导导轨轨，轻轻推推滑滑块块，当当滑滑块块上上的的挡挡光光片片经经过过两两个个光光电门的遮光时间电门的遮光时间_时，可认为气垫导轨水平时，可认为气垫导轨水平；将将滑滑块块b置置于于两两光光电电门门之之间间，将将滑滑块块a置置于于光光电电门门1的的右右端端，然然后后推推动动滑滑块块a水水平平压压缩缩弹弹簧簧，撤撤去去外外力力后后，滑滑块块a在在弹弹簧簧弹弹力力的的作作用用下下向向左弹射出去，通过光电门左弹射出去，通过光电门1后继续向左滑动并与滑块后继续向左滑动并与滑块b发生碰撞；发生碰撞；两滑块碰撞后粘合在一起向左运动，并通过光电门两滑块碰撞后粘合在一起向左运动，并通过光电门2；实实验验中中，分分别别记记录录下下滑滑块块a的的挡挡光光片片通通过过光光电电门门1的的时时间间t1，两两滑滑块一起运动时挡光片通过光电门块一起运动时挡光片通过光电门2的时间的时间t2。
1)完成实验步骤完成实验步骤中所缺少的内容中所缺少的内容_解解析析在在步步骤骤中中气气垫垫导导轨轨安安装装时时应应保保持持水水平平状状态态，滑滑块块在在轨轨道道上上应应做做匀匀速速直直线线运运动动，故故滑滑块块上上的的挡挡光光片片通通过过两两个个光光电电门门的的遮遮光光时时间相等相等相等0.6200.6101.6%类型三创新实验设计类型三创新实验设计【典典例例3】(2022广广西西百百色色期期末末)如如图图所所示示，某某同同学学利利用用光光电电门门、斜斜面面、弹弹簧簧、滑滑块块和和小小球球等等装装置置设设计计了了一一个个实实验验用用来来验验证证动动量量守守恒恒定定律主要操作步骤为：主要操作步骤为：将光电门固定在光滑水平桌面上；将光电门固定在光滑水平桌面上；用天平分别测出小滑块用天平分别测出小滑块a(含挡光片含挡光片)和小球和小球b的质量的质量ma、mb；从从桌桌面面边边缘缘搭搭建建斜斜面面，斜斜面面顶顶端端与与桌桌面面等等高高，在在斜斜面面上上铺铺白白纸纸，白纸上面放上复写纸；白纸上面放上复写纸；在在a和和b间锁定一个压缩的轻弹簧，将系统静止放置在平台上间锁定一个压缩的轻弹簧，将系统静止放置在平台上；学习效果随堂评估自测031 12 23 34 41(2022山山东东济济宁宁高高二二期期中中改改编编)现现利利用用如如图图甲甲所所示示的的装装置置验验证证动动量量守守恒恒定定律律。
在在图图甲甲中中，小小车车A的的前前端端粘粘有有橡橡皮皮泥泥，后后端端连连着着纸纸带带，启启动动打打点点计计时时器器，给给小小车车A一一初初速速度度，然然后后与与原原来来静静止止在在前前方方的的小小车车B相相碰碰并并粘粘合合成成一一体体，继继续续运运动动实实验验测测得得小小车车A(含含橡橡皮皮泥泥)的的质质量量m10.81 kg，小小车车B的的质质量量m20.84 kg，打打点点计计时时器器所所用用交交流流电电的的频频率率f50.0 Hz碰碰撞撞前前后后打出的纸带如图乙所示打出的纸带如图乙所示(单位：单位：cm)1 12 23 34 4(1)关于实验过程中的注意事项，下列说法正确的是关于实验过程中的注意事项，下列说法正确的是_A长木板下垫着的薄木片用来平衡摩擦力长木板下垫着的薄木片用来平衡摩擦力B小车小车A和小车和小车B的车轮应该由同种材料制成的车轮应该由同种材料制成C应选用质量差不多大的两个小车应选用质量差不多大的两个小车解解析析长长木木板板下下垫垫薄薄木木片片是是为为了了平平衡衡摩摩擦擦力力，让让小小车车重重力力沿沿长长木木板板向向下下的的分分力力平平衡衡小小车车运运动动过过程程中中所所受受到到的的摩摩擦擦力力，故故A正正确确；两两小小车车车车轮轮的的材材料料相相同同，才才能能同同时时平平衡衡两两个个小小车车的的摩摩擦擦力力，故故B正正确确；为为使使实实验验中中碰碰撞撞效效果明显，应选用质量差不多大的两个小车，故果明显，应选用质量差不多大的两个小车，故C正确正确。
1 12 23 34 41.621.601 12 23 34 42(2022江江苏苏扬扬州州江江都都大大桥桥高高级级中中学学月月考考)利利用用“类类牛牛顿顿摆摆”验验证证动动量量守守恒恒定定律律实实验验器器材材：两两个个半半径径相相同同的的球球1和和球球2，细细线线若若干干，坐坐标标纸纸，刻刻度尺实验步骤：度尺实验步骤：(1)测测量量小小球球1、2的的质质量量分分别别为为m1、m2，将将小小球球各各用用两两细细线线悬悬挂挂于于水水平平支支架上，两小球位于同一水平面内，如图甲所示架上，两小球位于同一水平面内，如图甲所示1 12 23 34 4(2)将将坐坐标标纸纸竖竖直直固固定定在在水水平平支支架架上上，使使坐坐标标纸纸与与小小球球运运动动平平面面平平行行且且尽尽量量靠靠近近坐坐标标纸纸每每一一小小格格均均是是边边长长为为d的的正正方方形形将将小小球球1拉拉至至某一位置某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用高速连拍由静止释放，垂直坐标纸方向用高速连拍1 12 23 34 4(3)分分析析连连拍拍照照片片得得出出，球球1从从A点点由由静静止止释释放放，在在最最低低点点与与球球2发发生生水水平平方方向向的的正正碰碰，球球1反反弹弹后后到到达达最最高高位位置置为为B，球球2向向左左摆摆动动的的最最高高位位置置为为C，如如图图乙乙所所示示。
已已知知重重力力加加速速度度为为g，碰碰前前球球1的的动动量量大大小小为为_，若若满满足足关关系系式式_，则则验验证证碰碰撞撞中中动动量守恒；量守恒；2m1m21 12 23 34 41 12 23 34 4(4)与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是_解解析析与与单单线线摆摆相相比比，双双线线摆摆的的优优点点是是双双摆摆线线能能保保证证小小球球运运动动更更稳定，使小球运动轨迹在同一竖直平面内稳定，使小球运动轨迹在同一竖直平面内使使小球小球运动轨迹在同一竖直平面内运动轨迹在同一竖直平面内1 12 23 34 43(1)如如图图甲甲所所示示，在在水水平平槽槽末末端端与与水水平平地地面面间间放放置置了了一一个个斜斜面面，斜斜面面的的底底端端与与O点点重重合合刚刚开开始始不不放放小小球球B，使使小小球球A从从斜斜槽槽上上C点点由由静静止止滚滚下下，然然后后在在水水平平槽槽末末端端放放上上小小球球B，使使小小球球A仍仍从从C点点由由静静止止滚滚下下，得得到到两两次次球球在在斜斜面面上上的的平平均均落落点点M、P、N用用刻刻度度尺尺测测得得斜斜面面底底端端到到M、P、N三三点点的的距距离离分分别别为为LOM、LOP、LON，测测量量出出斜斜面面的的倾倾角角为为，用用天天平平测量出两个小球的质量分别为测量出两个小球的质量分别为m1、m2。
则仅利用则仅利用以以上上数据能不能验证两球碰撞过程中总动量守恒？数据能不能验证两球碰撞过程中总动量守恒？若若能能，请用所测物理量写出验证表达式；若不能，请用所测物理量写出验证表达式；若不能，请请说明说明理由理由1 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 44某某物物理理兴兴趣趣小小组组利利用用如如图图甲甲所所示示的的装装置置进进行行实实验验在在足足够够大大的的水水平平平平台台上上的的A点点放放置置一一个个光光电电门门，水水平平平平台台上上A点点右右侧侧摩摩擦擦很很小小可可忽忽略略不不计计，左左侧侧为为粗粗糙糙水水平平面面，当当地地重重力力加加速速度度大大小小为为g，采采用用的的实实验验步骤如下：步骤如下：1 12 23 34 4在小滑块在小滑块a上固定一个宽度为上固定一个宽度为d的窄挡光片；的窄挡光片；用天平分别称出小滑块用天平分别称出小滑块a(含挡光片含挡光片)和小球和小球b的质量的质量ma、mb；a和和b间间用用细细线线连连接接，中中间间夹夹一一被被压压缩缩了了的的轻轻弹弹簧簧，静静止止放放置置在在平平台上；台上；细线烧断后，细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；瞬间被弹开，向相反方向运动；记录滑块记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间通过光电门时挡光片的遮光时间t；1 12 23 34 4滑块滑块a最终停在最终停在C点点(图中未画。