2024版新教材高考物理全程一轮总复习第七章碰撞与动量守恒实验八验证动量守恒定律课件

这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习第七章碰撞与动量守恒实验八验证动量守恒定律课件，共33页。PPT课件主要包含了必备知识·自主落实，关键能力·精准突破，OM和ON，不需要等内容，欢迎下载使用。
【素养目标】　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．
必备知识·自主落实一、实验思路及基本操作
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　教材原型实验考向1　利用气垫导轨验证动量守恒定律例1 [2023·河北张家口模拟]小明用气垫导轨验证两个滑块碰撞中的动量守恒，实验装置如图甲所示，滑块A的质量为m，滑块B的质量为M＝330 g，滑块B上方安装有一个宽为d的遮光片．滑块A每次以相同的速度u向静止的滑块B运动，碰撞后粘为一体通过光电门，计时器记录遮光片经过光电门的时间Δt.通过改变B上砝码的质量m′进行多次实验．
(1)碰撞后滑块B的速度为v＝________(用题中相关字母表示)．
(2)小明多次实验后得到的实验数据如下表所示：
(3)若碰撞过程动量守恒，则(2)问中所作出图线的斜率应为________(用题中相关字母表示)．由图线可求得滑块A的初速度u＝________m/s.(结果保留2位有效数字)(4)在其他条件不变的情况下，小华同学所用滑块B的质量为300 g，进行上述实验，则他最终得到的图线可能是图丙中的________．(图中②为小明实验得到的图线，图线②④平行)
考向2　利用斜槽验证动量守恒定律例2 [2023·浙江模拟改编]如图甲所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”．实验时先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次．如图乙所示，M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在白纸上的投影点．
(1)在这个实验中，为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1________m2(选填“>”或“m2.(2)小球离开轨道后做平抛运动，根据平抛运动规律可知，小球在空中的运动时间相同，则小球的水平位移与其初速度成正比，即x＝vt，可以用小球的水平位移代替小球的初速度．所以在实验误差允许的范围内，若满足m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，则可认为两球碰撞前、后在OP方向上的总动量守恒．由以上所述可知，实验需要测量小球的质量、小球落地点的位置，测量质量需要天平，测量小球落地点的位置需要刻度尺，因此需要的实验器材有B、C.
(3)下列说法中正确的是________．A．如果小球每次从同一位置由静止释放，每次的落点一定是重合的B．重复操作时发现小球的落点并不重合，说明实验操作中出现了错误C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置D．仅调节斜槽上固定位置C，它的位置越低，OP的长度越大
解析：由于各种偶然因素，如所受阻力不相等，小球的落点不可能完全重合，落点应当比较集中，不是出现了错误，故选项A、B错误；由于落点比较密集，又较多，每次测量距离比较困难，故确定落点平均位置的方法是最小圆法，即用尽可能小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表落点的平均位置，故选项C正确；仅调节斜槽上固定位置C，它的位置越低，小球的水平速度越小，则OP的长度越小，故选项D错误．
(4)在某次实验中，测量出两个小球的质量m1、m2，记录的落点平均位置M、N几乎与OP在同一条直线上，测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度．在实验误差允许范围内，若满足关系式__________________，则可以认为两球碰撞前、后在OP方向上的总动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足关系式______________________．(用测量的量表示)
m1·OP＝m1·OM＋m2·ON
m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2
(5)在OP、OM、ON这三个长度中，与实验所用小球质量无关的是________，与实验所用小球质量有关的是________．(6)某同学在做这个实验时，记录下三个落点的平均位置M、P、N，如图丙所示．他发现M和N偏离了OP方向．这位同学猜想两小球碰撞前、后在OP方向上依然动量守恒，他想到了验证这个猜想的办法：连接OP、OM、ON，作出M、N在OP方向上的投影点M′、N′.分别测量出OP、OM′、ON′的长度．若在实验误差允许的范围内，满足关系式____________________，则可以认为两小球碰撞前、后在OP方向上动量守恒．(用测量的量表示)
m1·OP＝m1·OM′＋m2·ON′
解析：(5)根据实验原理可知，OP是放一个小球时的水平射程，小球的速度与质量无关，故OP与质量无关；而碰后两球的速度与两球的质量有关，所以碰后水平射程与质量有关，故OM和ON与质量有关．(6)如图所示，连接OP、OM、ON，作出M、N在OP方向上的投影点M′、N′；分别测量出OP、OM′、ON′的长度．若在实验误差允许范围内，满足关系式m1·OP＝m1·OM′＋m2·ON′，则可以认为两小球碰撞前、后在OP方向上动量守恒．
考点二　探索创新实验考向1　实验装置的创新例3 某同学为了探究动量守恒定律，设计了如下实验．实验器材：气垫导轨、滑块m1和m2(m2的左侧固定有轻质小弹簧)、天平、两个压力传感器(侧面固定有轻质小弹簧)及其配件．实验装置示意图如图所示．
(1)请写出m1刚释放瞬间弹簧的弹性势能Ep1＝________(用F0和弹簧劲度系数k表达)．(2)请写出碰撞前，m1和左侧轻弹簧分离时的动量p＝________(用F0、k、m1表达)．(3)实验要验证动量守恒的表达式为_____________________(用F0、F1、F2、m1、m2表达)．
考向2　实验方案的创新例4 [2023·湖南长郡中学模拟]某同学设计了如图甲所示的实验装置验证水平方向上的动量守恒，所用器材：气垫导轨、带四分之一圆弧轨道的滑块(水平长度L)、光电门、金属小球、游标卡尺、天平等．
(1)实验步骤如下：①如图甲所示，将光电门A固定在滑块左端，用天平测得滑块和光电门A的总质量为M，光电门B固定在气垫导轨的右侧．②用天平称得金属球的质量为m，用20分度游标卡尺测金属球的直径，示数如图乙所示，小球的直径d＝________cm.③开动气泵，调节气垫导轨水平，将金属小球从C点静止释放．A、B光电门的遮光时间分别为Δt1、Δt2(光电门B开始遮光时小球已离开滑块)．(2)验证M、m系统水平方向动量守恒，________(选填“需要”或“不需要”)保证滑块的上表面光滑．(3)验证M、m系统水平方向动量守恒，只需验证________________成立即可(用M、m、d、L、Δt1、Δt2表示)．
考向3　实验目的改变例5 [2022·全国甲卷]利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究．让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞．完成下列填空：
(1)调节导轨水平．(2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg.要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为________ kg的滑块作为A.(3)调节B的位置．使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等．(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2.
解析：(2)在一动一静的弹性碰撞中，质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹，故应选质量为0.304 kg的滑块作为A.