2025版高考物理大一轮复习第六章实验七验证动量守恒定律讲义含解析教科版.docxVIP

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试验七验证动量守恒定律

1．试验原理

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相等．

2．试验器材

斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规、重垂线．

3．试验步骤

(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)依据如图1甲所示安装试验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．

图1

(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．登记重垂线所指的位置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全部的落点都圈在里面．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，重复试验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．最终代入m1·eq\x\to(OP)＝m1·eq\x\to(OM)＋m2·eq\x\to(ON)，看在误差允许的范围内是否成立．

(7)整理好试验器材，放回原处．

(8)试验结论：在试验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．

1．数据处理

验证表达式：m1·eq\x\to(OP)＝m1·eq\x\to(OM)＋m2·eq\x\to(ON)

2．留意事项

(1)斜槽末端的切线必需水平；

(2)入射小球每次都必需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)试验过程中试验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变．

命题点一教材原型试验

例1(2024·山东省泰安市上学期期末)如图2，用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即探讨两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．

图2

(1)试验中，干脆测定小球碰撞前后的速度是不简单的，但是可以通过仅测量________(填选项前的序号)，间接地解决这个问题．

A．小球起先释放的高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的水平位移

(2)用天平测量两个小球的质量m1、m2.图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，试验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放；然后把被碰小球m2静止于轨道水平部分的右侧末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并重复多次，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量出平均水平位移OM、OP、ON.

(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________[用(2)中测量的量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应当满意的表达式为________[用(2)中测量的量表示]．

答案(1)C(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2

解析(1)验证动量守恒定律试验中，即探讨两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，干脆测定小球碰撞前后的速度是不简单的，依据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平位移大小来体现速度大小，故须要测量水平位移，故A、B错误，C正确．

(3)依据平抛运动规律可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t，则：v0＝eq\f(OP,t)，v1＝eq\f(OM,t)，v2＝eq\f(ON,t)，

而动量守恒的表达式是：m1v0＝m1v1＋m2v2

若两球相碰前后的动量守恒，则须要验证表达式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON即可；

若为弹性碰撞，则碰撞前后系统动能相同，则有：eq\f(1,2)m1veq\o\al(02,)＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(12,)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(22,)，

即满意关系式：m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2.

变式1(2024·陕西省榆林市第三次模拟)“验证动量守恒定律”的试验装置如图3所示，回答下列问题：

图3

(1)试验装置中应保持斜槽末端________．

(2)每次小球下滑要从________处由静止释放．

(3)入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是________．

(4)在图中，小球的水平射程的数值分别用OP、OM和ON表示．小球半径均为r.因此只需验证________．

答案(1)切线水平(2)同一高度

(3)mAmB(4)mAOP＝mAOM＋mB(ON－2r)

解析(1)要保证每次小球都做平抛运动，则斜槽末端必需切线水平；

(2)每次小球下滑要从同一高度处由静止释放，从而保证平抛运动的初速度相同；

(3)为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大