高考物理大复习碰撞动量守恒定律实验验证动量守恒定律课件

四、实验步骤 1．先用天平测出小球质量 m1、m2. 2．按图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末 端切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装 置使两小球碰撞时处于同一水平高度．且碰撞瞬间，入射小球与 被碰小球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．
3．在地面上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸． 4．在白纸上记下重垂线所指的位置 O，它表示入射小球 m1 碰前的位置． 5．先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下， 重复 10 次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里 面．圆心就是入射小球无碰撞时的落地点 P. 6．把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下， 使它们发生正碰，重复 10 次，按照步骤 5 的方法找出入射小球落 点的平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置 N.
解析 (1)小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出的高度相同， 故它们在空中的运动时间 t 相等，水平位移 x＝v0t，即水平位移与 初速度成正比，故实验中不需要测量时间，也就不需要测量桌面 的高度 H，只需要测量小球做平抛运动的射程，选项 C 正确．
(2)小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相同，故
考点二 实验数据处理 [典例 2] 在用如图甲所示的装置研究碰撞中的动量守恒的 实验中①用游标卡尺测量直径相同的入射球与被碰球的直径，测 量结果如图乙所示，该球直径为________cm.②实验中小球的落点 情况如图丙所示，入射球 A 与被碰球 B 的质量比 mA∶mB＝3∶2， 则实验中碰撞结束时刻两球动量大小之比 pA∶pB＝________.
然后，把被碰小球 m2 静置于轨道的水平部分，再将入射球 m1 从斜轨上 S 位置静止释放，与小球 m2 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)
A．用天平测量两个小球的质量 m1、m2 B．测量小球 m1 开始释放高度 h C．测量抛出点距地面的高度 H D．分别找到 m1、m2 相碰后平均落地点的位置 M、N E．测量平抛射程 OM、ON
解析 根据游标卡尺的读数规则，该球的直径为 2.14 cm；ppBA ＝mmBA·O·O′MN＝32×421.634.5c0mc－m2r＝32×42.6143－.502.14＝12.
答案 2.14 1∶2
考点三 实验改进 拓展创新 用斜槽结合平抛运动的知识验证动量守恒定律是本实验的主 要考查方式，但创新实验不拘拟于课本还可用气垫导轨、等长悬 线悬挂等大小球完成．
它们在空中的运动时间 t 相等，水平位移OtM，v2＝OtN，由动量守恒定律知 m1v0＝m1v1＋m2v2，将速度
表达式代入得
OP m1 t
＝m1OtM
＋m2
OtN，
解得
m1·OP＝m1·OM＋
m2·ON，故要完成的必要步骤是 ADE 或 DAE. 答案 (1)C (2)ADE 或 DAE
1．方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (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)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各 种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量．②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．
2．方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出两小球的质量 m1、m2. (2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来． (3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰． (4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对 应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小 球的速度． (5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验． (6)验证：一维碰撞中的动量守恒．
7．过 O、N 在纸上作一直线，取 OO′＝2r，O′就是被碰小 球碰撞时的球心投影位置(用刻度尺和三角板测小球直径 2r)．
8．用刻度尺量出线段 OP、OM、O′N 的长度，把两小球的 质量和相应在的数值代入 m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N 看是否成立．
9．整理实验器材放回原处．
五、注意事项 1．斜槽末端的切线必须水平． 2．使小支柱与槽口的距离等于小球直径． 3．认真调节小支柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度上． 4．入射小球每次必须从斜槽同一高度由静止释放． 5．入射球质量应大于被碰球的质量． 6．实验过程中，实验桌、斜槽、记录纸的位置要始终保持不变．
[典例 3] (1)利用气垫导轨通过闪光照相进行“探究碰撞中 的不变量”这一实验．实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小 和很大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大应选下图中的 ________(填“甲”或“乙”)，若要求碰撞动能损失最小则应选下 图中的________(填“甲”或“乙”)．(甲图两滑块分别装有弹性 圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥)
实验七 验证动量守恒定律
一、实验目的 1．验证一维碰撞中的动量守恒． 2．探究一维弹性碰撞的特点． 二、实验原理 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′，找出碰撞前的动量 p＝m1v1＋m2v2 及碰撞后的动量 p′＝ m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．
三、实验器材 方案一 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、 弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等． 方案二 带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标 纸、胶布等． 方案三 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、 撞针、橡皮泥等． 方案四 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、 白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板等．
考点一 实验原理与操作 [典例 1] 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定 律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．
(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是， 可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问 题．
A．小球开始释放高度 h B．小球抛出点距地面的高度 H C．小球做平抛运动的射程