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2023高考物理全复习（统考版）实验七 验证动量守恒定律课件PPT
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这是一份2023高考物理全复习（统考版）实验七 验证动量守恒定律课件PPT，共28页。PPT课件主要包含了必备知识·自主排查，关键能力·分层突破，实验方案与操作等内容，欢迎下载使用。
●误差分析1．系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等．(1)碰撞是否为一维．(2)气垫导轨是否完全水平，摆球受到空气阻力，小车受到长木板的摩擦力，入射小球的释放高度存在差异．2．偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量．
●注意事项1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)若利用气垫导轨进行验证，给滑块的初速度应沿着导轨的方向．(2)若利用摆球进行验证，实验前两摆球应刚好接触且球心在同一水平线上．将摆球拉起后，两摆线应在同一竖直面内．(3)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力．(4)若利用平抛运动规律进行验证，安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球．
考点一 教材原型实验 例1. [2022·北京东城区模拟]如图甲所示，用半径相同的两个小钢球的碰撞验证“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由静止释放，A球从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，并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，将A球仍从位置C由静止释放，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，M、P、N为三个落点的平均位置，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图乙所示．
(1)下列说法中正确的有________(选填选项前的字母)．A．安装轨道时，轨道末端必须水平B．实验前应该测出斜槽末端距地面的高度C．实验中两个小球的质量应满足m1
解析：(1)安装轨道时，轨道末端必须水平，以使小球做平抛运动，选项A正确；实验前不必要测出斜槽末端距地面的高度，选项B错误；实验中两个小球的质量应满足m1>m2，以保证运动的小球不反弹，选项C错误；除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材是天平、刻度尺，不用秒表，选项D错误；未放B球时，A球落点的平均位置是P点，选项E正确．(2)在实验误差允许范围内，若满足关系式m1x2＝m1x1＋m2x3，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒．
(3)某实验小组设计用上述装置来研究碰撞前后动能的变化，实验方案如下：如图丙所示，使从斜槽轨道滚下的A球打在正对的竖直墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点．用A球和B球进行碰撞实验，其他操作重复验证动量守恒定律时的步骤．M′、P′、N′为竖直记录纸上三个落点的平均位置，小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为O′，用刻度尺测量M′、P′、N′到O′的距离分别为y1、y2、y3.a．在实验误差允许范围内，若满足关系式________________(用所测物理量的字母表示)，则可认为碰撞前后两球的总动能相等．b．在分析操作的可行性时发现，按此种方法操作，有非常大的可能无法得到碰撞后A球的落点，请分析原因：_________.
跟进训练1.[2022·重庆西南大学附中月考]如图所示，某同学利用气垫导轨和光电门“验证动量守恒定律”．将气垫导轨放置在水平桌面上，导轨的左端有缓冲装置，右端固定有弹簧．将滑块b静止放于两光电门之间，用弹簧将滑块a弹出．滑块a被弹出后与b发生碰撞，b与缓冲装置相碰后立即停下，测得滑块a、b质量分别为ma、mb，两个滑块上安装的挡光片的宽度均为d.
(1)实验中记录下滑块b经过光电门时挡光片的挡光时间为t0，滑块a第一次、第二次经过光电门A时，挡光片的挡光时间分别为t1、t2，则通过表达式____________可以验证动量守恒定律．滑块a、b的质量大小关系为ma________mb(填“>”“<”或“＝”)．(2)将滑块b上的挡光片取下，在两滑块端面粘上轻质尼龙拉扣，使两滑块碰撞后能粘在一起运动，记录下滑块a上挡光片经过光电门A的挡光时间为ta，滑块a、b粘在一起后挡光片经过光电门B的挡光时间为tb，若两滑块的质量仍为ma、mb，则验证动量守恒定律的表达式是________________________．
(1)本实验中，m1________m2(选填“>”“<”或“＝”)；轨道AB、CD________光滑(选填“需要”或“不需要”)．(2)若重力加速度为g，取向右为正方向，碰撞后瞬间小球1的速度为________，小球2的速度为________．(用g、h、l表示)(3)碰撞前后，若满足表达式______________，则可验证碰撞中两球组成的系统动量守恒．(用m1、m2、h、l表示)(4)碰撞前后，若满足l＝________h，则可验证该碰撞为弹性碰撞．
跟进训练2.某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律，已知小球A、B的直径相同，质量分别为m1、m2.(1)用10分度的游标卡尺测量小球A的直径d，其示数如图乙所示，直径d＝________ cm.
(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)．
●误差分析1．系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等．(1)碰撞是否为一维．(2)气垫导轨是否完全水平，摆球受到空气阻力，小车受到长木板的摩擦力，入射小球的释放高度存在差异．2．偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量．
●注意事项1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)若利用气垫导轨进行验证，给滑块的初速度应沿着导轨的方向．(2)若利用摆球进行验证，实验前两摆球应刚好接触且球心在同一水平线上．将摆球拉起后，两摆线应在同一竖直面内．(3)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力．(4)若利用平抛运动规律进行验证，安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球．
考点一 教材原型实验 例1. [2022·北京东城区模拟]如图甲所示，用半径相同的两个小钢球的碰撞验证“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由静止释放，A球从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，并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，将A球仍从位置C由静止释放，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，M、P、N为三个落点的平均位置，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图乙所示．
(1)下列说法中正确的有________(选填选项前的字母)．A．安装轨道时，轨道末端必须水平B．实验前应该测出斜槽末端距地面的高度C．实验中两个小球的质量应满足m1
解析：(1)安装轨道时，轨道末端必须水平，以使小球做平抛运动，选项A正确；实验前不必要测出斜槽末端距地面的高度，选项B错误；实验中两个小球的质量应满足m1>m2，以保证运动的小球不反弹，选项C错误；除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材是天平、刻度尺，不用秒表，选项D错误；未放B球时，A球落点的平均位置是P点，选项E正确．(2)在实验误差允许范围内，若满足关系式m1x2＝m1x1＋m2x3，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒．
(3)某实验小组设计用上述装置来研究碰撞前后动能的变化，实验方案如下：如图丙所示，使从斜槽轨道滚下的A球打在正对的竖直墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点．用A球和B球进行碰撞实验，其他操作重复验证动量守恒定律时的步骤．M′、P′、N′为竖直记录纸上三个落点的平均位置，小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为O′，用刻度尺测量M′、P′、N′到O′的距离分别为y1、y2、y3.a．在实验误差允许范围内，若满足关系式________________(用所测物理量的字母表示)，则可认为碰撞前后两球的总动能相等．b．在分析操作的可行性时发现，按此种方法操作，有非常大的可能无法得到碰撞后A球的落点，请分析原因：_________.
跟进训练1.[2022·重庆西南大学附中月考]如图所示，某同学利用气垫导轨和光电门“验证动量守恒定律”．将气垫导轨放置在水平桌面上，导轨的左端有缓冲装置，右端固定有弹簧．将滑块b静止放于两光电门之间，用弹簧将滑块a弹出．滑块a被弹出后与b发生碰撞，b与缓冲装置相碰后立即停下，测得滑块a、b质量分别为ma、mb，两个滑块上安装的挡光片的宽度均为d.
(1)实验中记录下滑块b经过光电门时挡光片的挡光时间为t0，滑块a第一次、第二次经过光电门A时，挡光片的挡光时间分别为t1、t2，则通过表达式____________可以验证动量守恒定律．滑块a、b的质量大小关系为ma________mb(填“>”“<”或“＝”)．(2)将滑块b上的挡光片取下，在两滑块端面粘上轻质尼龙拉扣，使两滑块碰撞后能粘在一起运动，记录下滑块a上挡光片经过光电门A的挡光时间为ta，滑块a、b粘在一起后挡光片经过光电门B的挡光时间为tb，若两滑块的质量仍为ma、mb，则验证动量守恒定律的表达式是________________________．
(1)本实验中，m1________m2(选填“>”“<”或“＝”)；轨道AB、CD________光滑(选填“需要”或“不需要”)．(2)若重力加速度为g，取向右为正方向，碰撞后瞬间小球1的速度为________，小球2的速度为________．(用g、h、l表示)(3)碰撞前后，若满足表达式______________，则可验证碰撞中两球组成的系统动量守恒．(用m1、m2、h、l表示)(4)碰撞前后，若满足l＝________h，则可验证该碰撞为弹性碰撞．
跟进训练2.某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律，已知小球A、B的直径相同，质量分别为m1、m2.(1)用10分度的游标卡尺测量小球A的直径d，其示数如图乙所示，直径d＝________ cm.
(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)．
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