人教版高考物理一轮复习专题6动量实验7验证动量守恒定律课件

这是一份人教版高考物理一轮复习专题6动量实验7验证动量守恒定律课件，共40页。
必 备 知 识·深 悟 固 基
1．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′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v′1＋m2v′2，看碰撞前后动量是否守恒．
2．实验器材斜槽，大小相等、质量不同的小钢球两个，铅垂线，白纸，复写纸，天平，刻度尺，圆规．3．实验步骤(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)按照图甲安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．(3)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．
(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所有的落点都圈在里面．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，重复实验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．
4．数据处理验证表达式m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2．5．注意事项(1)前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．(2)进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1＞m2，防止碰后m1被反弹．
6．误差分析(1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即①碰撞是否为一维碰撞．②实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡了摩擦力等．(2)偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量．
(3)减小误差的措施①设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件．②采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差．
关 键 能 力·突 破 要 点
命题一　课标教材原型实验　[基础考查]
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hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程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，m2B．测量小球m1开始释放的高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1，m2相碰后平均落地点的位置M，NE．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]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_________________ [用(2)中测量的量表示]．
(5)有同学认为，上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大．请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为________cm．【答案】(1)C　(2)ADE或(DEA或DAE)　(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP　m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2(4)14　2.9　1～1.01　(5)76.8
变式1　某同学用如图甲所示的装置通过半径相同的A，B两球(mA＞mB)的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A，B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点．B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G，R，O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．
(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm．
(2)实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法正确的是(　　)A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小【答案】(1)66.0　(2)C
【解析】(1)碰撞后B球的水平射程落点如题图乙所示，取所有落点中靠近中间的点读数，即可取一个最小的圆的圆心，约为66.0 cm．(2)释放点越低，入射小球速度小，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对读数的相对误差大，A、B错误；释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小，C正确；释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，支柱对被碰小球的阻力不变，阻力的影响相对越小，可以较好地满足动量守恒的条件，也有利于减小测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，D错误．
命题二　实验拓展创新　[创新考查]
例2　(2020年武汉名校模拟)某同学用如图所示装置验证动量守恒定律．在上方沿斜面向下推一下滑块A，滑块A匀速通过光电门甲，与静止在两光电门间的滑块B相碰，碰后滑块A、B先后通过光电门乙，采集相关数据进行验证．(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力)
(1)下列所列物理量哪些是必须测量的(　　)A．滑块A的质量mA，滑块B的质量mBB．遮光片的宽度d(滑块A与滑块B上遮光片宽度相等)C．本地的重力加速度gD．滑块A、B与长木板间的摩擦因数μE．滑块A、B上遮光片通过光电门的时间
(2)滑块A、B与斜面间的摩擦因数μA、μB，质量mA、mB，要完成本实验，它们需要满足的条件是________．A．μA＞μB，mA＞mBB．μA＞μB，mA＜mBC．μA＝μB，mA＞mBD．μA＜μB，mA＜mB(3)实验时，要先调节斜面的倾角，应该如何调节？______________________．(4)若光电门甲的读数为t1，光电门乙先后的读数为t2、t3，用题目中给定的物理量符号写出动量守恒的表达式：______________________．
变式2　(2021年济南外国语学校模拟)某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行“验证动量守恒定律”实验，在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门．水平平台上A点右侧摩擦很小可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g．采用的实验步骤如下：
①在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；②用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb；③在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，静止放置在平台上；④细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；
⑤记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；⑥滑块a最终停在C点(图中未画出)，用刻度尺测出AC之间的距离sa；⑦小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面上的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离sb；⑧改变弹簧压缩量，进行多次测量．