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1、动量守恒定律及其应用第第 六六 章章实验七验证动量守恒定律实验七验证动量守恒定律考纲要求考纲要求考情分析考情分析命题趋势命题趋势验证动量验证动量守恒定律守恒定律2014全国卷全国卷，35(2)高考对本部分知识的考查主要以高考对本部分知识的考查主要以计算题的形式出现高考试题往计算题的形式出现高考试题往往结合碰撞等实际过程综合考查往结合碰撞等实际过程综合考查实验原理和误差分析学习中要实验原理和误差分析学习中要深刻理解验证动量守恒定律的原深刻理解验证动量守恒定律的原理和方法理和方法.知识梳理知识梳理夯实基础夯实基础核心考点核心考点分层突破分层突破对应演练对应演练迁移运用迁移运用栏目导航一、实验目的一
2、、实验目的验证碰撞中的动量守恒验证碰撞中的动量守恒二、实验原理二、实验原理在在一一维维碰碰撞撞中中，测测出出相相碰碰的的两两物物体体的的质质量量m1和和m2及及碰碰撞撞前前、后后物物体体的的速速度度v1、v2及及v1、v2，找找出出碰碰撞撞前前的的动动量量pm1v1m2v2及及碰碰撞撞后后的的动动量量pm1v1m2v2，看碰撞前、后动量是否守恒看碰撞前、后动量是否守恒知识梳理知识梳理 夯实基础夯实基础三、实验器材三、实验器材方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验气气垫垫导导轨轨、光光电电计计时时器器、天天平平、滑滑块块(两两个个)、重重物物、弹弹簧簧片片、细细
3、绳绳、弹弹性性碰碰撞撞架、胶布、撞针、橡皮泥架、胶布、撞针、橡皮泥方案二：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验方案二：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验光滑长木板、打点计时器、纸带、小车光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个两个)、天平、撞针、橡皮泥、天平、撞针、橡皮泥方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验斜斜槽槽、大大小小相相等等质质量量不不同同的的小小球球两两个个、重重锤锤线线一一条条、白白纸纸、复复写写纸纸、天天平平、刻刻度尺、圆规、三角板度尺、圆规、三角板四、实验步骤四、实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验方案一：利用气
4、垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出滑块质量测质量：用天平测出滑块质量(2)安装：正确安装好气垫导轨，如图所示安装：正确安装好气垫导轨，如图所示(3)实实验验：接接通通电电源源，利利用用配配套套的的光光电电计计时时装装置置测测出出两两滑滑块块各各种种情情况况下下碰碰撞撞前前后后的速度的速度(改变滑块的质量；改变滑块的质量；改变滑块的初速度大小和方向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验证：一维碰撞中的动量守恒方案二：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验方案二：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测质量：用天平测出两小车的质量
5、(2)安安装装：将将打打点点计计时时器器固固定定在在光光滑滑长长木木板板的的一一端端，把把纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器，连连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图所示在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图所示方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验方案三：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验(1)先用天平测出小球质量先用天平测出小球质量m1、m2.(2)按按如如图图所所示示安安装装好好实实验验装装置置，将将斜斜槽槽固固定定在在桌桌边边，使使槽槽的的末末端端点点切切线线水水平平，调调节节实实验验装装置置使使两两小小球球碰碰时时处处于于同同一一水
6、水平平高高度度，且且碰碰撞撞瞬瞬间间入入射射小小球球与与被被碰碰小小球球的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)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸(4)在在白白纸纸上上记记下下重重锤锤线线所所指指的的位位置置O，它它表表示示入入射射球球m1碰前的位置碰前的位置(5)先先不不放放被被碰碰小小球球，让让入入射射小小球球从从斜斜槽槽上上同同一一高高度度处处滚滚下下，重重复复10次次，用用圆圆规规画画尽尽可可能能小小的的圆圆把把所所有有的的小小球球落落点点圈圈在在里里面面，圆圆心心就
7、就是是入入射射小小球球发发生生碰碰撞撞前前的的落落地地点的平衡位置点的平衡位置P.(6)把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下下，使使它它发发生生正正碰碰，重重复复10次次，仿仿上上一一步步骤骤求求出出入入射射小小球球落落地地点点的的平平均均位位置置M和被碰小球落地点的平均位置和被碰小球落地点的平均位置N.(7)过过O和和N在纸上作一直线在纸上作一直线(8)用刻度尺量出线段用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度的长度六、注意事项六、注意事项1前提条件：碰撞的两物体应保证前提条件：碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”2方案提醒
8、方案提醒(1)若若利利用用气气垫垫导导轨轨进进行行实实验验，调调整整气气垫垫导导轨轨时时，注注意意利利用用水水平平仪仪确确保保导导轨轨水水平平(2)若若利利用用摆摆球球进进行行实实验验，两两小小球球静静放放时时球球心心应应在在同同一一水水平平线线上上，且且刚刚好好接接触触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内摆线竖直，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：若利用斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；斜槽末端的切线必须水平；入
9、射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；选质量较大的小球作为入射小球；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3探究结论探究结论寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变七、误差分析七、误差分析1系统误差系统误差主要来源于装置本身是否符合要求：主要来源于装置本身是否符合要求：(1)碰撞是否为一维碰撞碰撞是否为一维碰撞(2)实实验验是是否否满满足足动动量量守守恒恒的的条条件件如如气气垫垫导导轨轨是是否否水水平平，两两
10、摆摆球球是是否否等等大大，长长木板实验是否平衡掉摩擦力木板实验是否平衡掉摩擦力2偶然误差偶然误差主要来源于质量主要来源于质量m和速度和速度v的测量的测量考点考点1数据处理数据处理 例例11某某同同学学用用如如图图甲甲所所示示的的气气垫垫导导轨轨来来验验证证动动量量守守恒恒定定律律，实实验验时时用用频频闪闪照照相相机机闪闪光光4次次拍拍得得照照片片如如图图乙乙所所示示已已知知闪闪光光时时间间间间隔隔t0.02 s，不不计计闪闪光光本本身身持持续续时时间间，已已知知在在这这4次次闪闪光光的的时时间间内内滑滑块块A、B均均在在080 cm范范围围内内，第第一一次次闪闪光光时时，A恰好过恰好过x55
11、cm处，处，B恰好过恰好过x70 cm处，则由图可知：处，则由图可知：核心考点核心考点 分层突破分层突破(1)两滑块在两滑块在x_cm处相碰；处相碰；(2)两两滑滑块块在在第第一一次次闪闪光光后后t_s时时发发生生碰碰撞；撞；60 0.01 考点考点2实验原理实验原理 例例22(2017河河南南郑郑州州质质检检)如如图图，用用“碰碰撞撞实实验验器器”可可以以验验证证动动量量守守恒恒定定律律，即即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系(1)实实验验中中，直直接接测测定定小小球球碰碰撞撞前前后后的的速速度度是是不不容容易易的的但但是是，可可以以通通
12、过过仅仅测测量量_(填选项前的符号填选项前的符号)，间接地解决这个问题，间接地解决这个问题A小球开始释放高度小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程小球做平抛运动的射程C (2)图图中中O点点是是小小球球抛抛出出点点在在地地面面上上的的垂垂直直投投影影，实实验验时时先先让让入入射射球球m1多多次次从从斜斜轨轨上上S位位置置静静止止释释放放，找找到到其其平平均均落落地地点点的的位位置置P，测测出出平平抛抛射射程程OP，然然后后，把把被被碰碰小小球球m2静静置置于于轨轨道道的的水水平平部部分分，再再将将入入射射球球m1从从斜斜轨轨上上S位位置置静静止
13、止释释放放，与与小小球球m2相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_.(填选项前的符号填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量用天平测量两个小球的质量m1、m2(m1m2)B测量小球测量小球m1开始释放高度开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度测量抛出点距地面的高度HD分别找到分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程测量平抛射程OM、ONADE或或DEA或或DAE (3)若若两两球球相相碰碰前前后后的的动动量量守守恒恒，其其表表达达式式可可表表示示为为_ 用用(2)(2)中中测测量量的的量量表表示示 ；若若碰
14、碰撞撞是是弹弹性性碰碰撞撞，那那么么还还应应满满足足的的表表达达式式为为_ 用用(2)(2)中测量的量表示中测量的量表示 m1OMm2ONm1OP m1OM2m2ON2m1OP2 考点考点3实验改进与创新实验改进与创新 例例33(2018山山东东济济南南质质检检)为为了了验验证证碰碰撞撞中中的的动动量量守守恒恒和和检检验验两两个个小小球球的的碰碰撞撞是是否否为为弹弹性性碰碰撞撞，某某同同学学选选取取了了两两个个体体积积相相同同、质质量量相相差差比比较较大大的的小小球球，按按下下述述步步骤骤做了如下实验：做了如下实验：用用天天平平测测出出两两小小球球的的质质量量(分分别别为为m1和和m2，且且m
15、1m2)；按按图图所所示示安安装装好好实实验验器器材材，将将斜斜槽槽AB固固定定在在桌桌边边，使使槽槽的的末末端端切切线线水水平平，将将一一斜斜面面BC连连接接在在斜斜槽末端；槽末端；先先不不放放小小球球m2，让让小小球球m1从从斜斜槽槽顶顶端端A处处由由静静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置；止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置；将将小小球球m2放放在在斜斜槽槽末末端端边边缘缘处处，让让小小球球m1从从斜斜槽槽顶顶端端A处处由由静静止止开开始始滚滚下下，使它们发生碰撞，分别记下小球使它们发生碰撞，分别记下小球m1和和m2在斜面上的落点位置；在斜面上的落点位置；用用毫毫米米刻刻度度尺尺量
16、量出出各各个个落落点点位位置置到到斜斜槽槽末末端端点点B的的距距离离图图中中D、E、F点点是是该同学记下小球在斜面上的落点位置，各点到该同学记下小球在斜面上的落点位置，各点到B点的距离分别为点的距离分别为LD、LE、LF.根据该同学的实验，回答下列问题：根据该同学的实验，回答下列问题：(1)在在不不放放小小球球m2时时，小小球球m1从从斜斜槽槽顶顶端端A处处由由静静止止开开始始滚滚下下，m1的的落落点点在在图图中中的的_点点，把把小小球球m2放放在在斜斜槽槽末末端端边边缘缘处处，小小球球m1从从斜斜槽槽顶顶端端A处处由由静静止止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球m1的落点在图中的的落点在图中的_点点E D AC
