2025年高中物理试卷(带答案)实验八　验证动量守恒定律.docx

实验八验证动量守恒定律

1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同案例验证动量守恒定律．

2．知道在不同实验案例中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析．

一、实验思路及基本操作

装置图与思路

操作要领

案例1

思路：

(1)两个滑块碰撞前沿同一条直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动．

(2)物理量的测量：测量质量、速度．

(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)测速：测出两滑块碰撞前、后的速度．

(4)验证：一维碰撞中的动量守恒．

案例2

思路：

让入射球A从同一位置C释放，测出不发生碰撞时球A飞出的水平距离OP，再测出球A、B碰撞后分别飞出的水平距离OM、ON.

(1)测质量：用天平测出两球的质量．

(2)安装：斜槽末端切线必须沿水平方向．

(3)起点：入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放．

(4)铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下铅垂线所指的位置O.

(5)测距离：用小球平抛的水平位移替代速度，用刻度尺量出O到所找圆心的距离．

二、数据处理及分析

方案1

1．滑块速度的测量：测量滑块上挡光片的宽度Δx，记录光电门的挡光时间Δt，由v＝ΔxΔt计算

2．验证的表达式：m1v1＝m1v′1＋m2v′2.

方案2

1．碰撞找点：把被碰小球放在斜槽末端，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．标出碰撞前、后入射小球落点的平均位置P、M和被碰小球落点的平均位置N.

2．验证：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，看在误差允许的范围内是否成立．

三、注意事项

1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．

2．案例提醒

(1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨水平．

(2)若利用平抛运动规律进行验证：

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．

考点一教材原型实验

例1[2024·广东深圳市高级中学校考三模]如图1所示，某课外探究小组利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”实验．滑块A和滑块B的质量(包括遮光条)分别为m1＝150.0g、m2＝200.0g．实验中弹射装置每次给滑块A的初速度均相同，滑块B初始处于静止状态．滑块A的遮光条两次通过光电门1的挡光时间分别为Δt1、Δt3，滑块B的遮光条通过光电门2的挡光时间为Δt2.

(1)打开气泵，先取走滑块B，待气流稳定后将滑块A从气垫导轨右侧弹出，测得光电门1的时间大于光电门2的时间，为使实验结果准确，后续的操作是()

A．调高右侧底座旋钮

B．调高左侧底座旋钮

C．将光电门1向左侧移动

D．将光电门2向右侧移动

(2)如图2所示，用游标卡尺测量遮光条的宽度d，其读数为__________mm；

(3)经测量滑块A、B上的遮光条宽度相同，则验证动量守恒的表达式为__________(用m1、m2、Δt1、Δt2、Δt3表示)；

(4)小明同学改变实验设计继续验证动量守恒定律，他在滑块B的右端加上橡皮泥，两滑块每次相碰后会粘在一起运动．多次改变滑块B的质量m2，记录下滑块B的遮光条每次通过光电门的挡光时间Δt2，在方格纸上作出m2-Δt2图像．

m2/g

200

210

220

230

240

Δt2/10－3s

9.3

9.6

9.8

10.1

10.4

例2[2024·江苏模拟预测]某同学用如图甲所示的实验装置来验证动量守恒定律，实验中先让小球a从斜槽轨道上某点由静止滚下落在水平地面上，反复多次试验记录落点位置．然后再将小球b放在斜槽末端，让小球a从斜槽上由静止滚下与小球b相碰后两球分别落在水平地面上，反复多次实验记录落点位置．已知斜槽末端的竖直高度H＝45.00cm，ma＝0.2kg，mb＝0.1kg，重力加速度g＝10m/s2，空气阻力不计，小球落地点距离O点(斜槽末端正下方)的距离如图乙所示．回答下列问题：

(1)关于该实验不必要的条件是________；

A．斜槽末端必须保持水平

B．a、b两球的半径必须相等

C．a、b两球的密度必须相等

D．a球每次下落的起点位置必须相同

(2)本实验探究水平动量守恒的表达式可以表示为________(用ma、mb、OA、OB、OC表示)；

(3)碰撞后小球b的水平动量为________kg·m/s(保留两位有效数字)；

(4)若实验相对误差绝对值δ＝|碰撞前后总动量之差碰撞前总动量|×100%≤5%，即可认为系统动量守恒，则本次实验中两球的水平动量________(选填“守恒”或“不守恒”)

(5)若实验中小球每次落到水