2025版高考物理一轮复习第六章动量动量守恒定律实验八验证动量守恒定律学案新人教版.docVIP

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试验八验证动量守恒定律

授课提示：对应学生用书第121页

一、试验目的

1．会用试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。

二、试验原理与要求

[基本试验要求]

1．试验原理

在一维碰撞中，测出物体的质量和碰撞前、后物体的速度，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后的动量在误差允许范围内是否相等。

2．试验器材

斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、刻度尺、重垂线等。

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)依据试验原理图甲安装试验装置。调整、固定斜槽使斜槽末端水平。

(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。照试验原理图乙所示。

(6)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。

[规律方法总结]

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。

3．误差分析

(1)系统误差

①斜槽末端不水平。

②入射小球与被碰小球是否为一维正碰。

(2)偶然误差

①主要来源于质量和速度的测量及入射小球不从同一高度由静止释放。

②小球落点的确定。

授课提示：对应学生用书第122页

命题点一教材原型试验

试验原理与操作

[典例1]用如图所示的装置可以验证动量守恒定律。

(1)试验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1________m2。(选填“大于”“等于”或“小于”)

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的投影。试验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复本操作。接下来要完成的必要步骤是________。(填选项前的字母)

A．用天平测量两个小球的质量m1、m2

B．测量小球m1起先释放的高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别通过画最小的圆找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程OM、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]。

[解析](1)为防止碰撞后入射小球反弹，试验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1大于m2。

(2)假如碰撞过程系统动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得m1v1＝m1v2＋m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得m1v1t＝m1v2t＋m2v3t，得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，所以试验须要测量：两球的质量、两球落点的水平位移，故选A、D、E。

(3)由(2)可知，试验须要验证的表达式为：

m1OP＝m1OM＋m2ON。

[答案](1)大于(2)ADE

(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

规律总结试验中的“两保证、三留意”

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(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。

(2)斜槽小球碰撞三留意：①入射小球每次都必需从斜槽同一高度由静止释放；②选质量较大的小球作为入射小球；③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。

试验数据处理与分析

[典例2]如图甲所示，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。

(1)经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示。碰撞前后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p