新人教版第6章實(shí)驗(yàn)8驗(yàn)證動量守恒定律課件（59張）

第六章動量和動量守恒定律實(shí)驗(yàn)八驗(yàn)證動量守恒定律實(shí)驗(yàn)知識·自主回顧核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破2年高考·1年模擬實(shí)驗(yàn)知識·自主回顧一、實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前、后物體的速度v、v′，算出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動量是否相等。二、實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小球(兩個(gè))、______、直尺、復(fù)寫紙、白紙、圓規(guī)、重垂線。天平三、實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颉?2)按照如圖甲所示安裝實(shí)驗(yàn)器材。調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平。(3)白紙?jiān)谙拢瑥?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。(4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面。圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置。(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次。用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N。如圖乙所示。(6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度。將測量數(shù)據(jù)填入表中。最后代入____________________________，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。(7)整理好實(shí)驗(yàn)器材，放回原處。(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動量守恒。水平同一靜止大核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1(1)實(shí)驗(yàn)記錄如圖甲所示，為測定A球不碰B時(shí)做平拋運(yùn)動的落點(diǎn)的平均位置，把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點(diǎn)對齊，圖乙給出了小球A落點(diǎn)附近的情況，可得A的平均落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離應(yīng)為____________cm。(2)小球A下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實(shí)驗(yàn)結(jié)果______產(chǎn)生誤差(填“會”或“不會”)。65.5不會(3)實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，A球?yàn)槿肷湫∏?，B球?yàn)楸慌鲂∏颍韵掠嘘P(guān)實(shí)驗(yàn)過程中必須滿足的條件，正確的是___。A．入射小球的質(zhì)量mA，可以小于被碰小球的質(zhì)量mBB．實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測量斜槽末端到水平地面的高度C．入射小球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放D．斜槽末端的切線必須水平，小球放在斜槽末端處，且應(yīng)恰好靜止D(4)如果碰撞過程中系統(tǒng)機(jī)械能也守恒，根據(jù)圖中各點(diǎn)間的距離，下列式子成立的有______。A．mAmB＝ONMP

B．mAmB＝OPMPC．mAmB＝OP(MN－OM)D．mAmB＝ON(MN－OM)AD[解析](1)小球A落點(diǎn)，應(yīng)該取多次落點(diǎn)的平均落地點(diǎn)，即用盡量小的圓把這些落點(diǎn)圈起來圓心的位置，由圖可得距離應(yīng)為65.5cm；(2)在甲、乙兩裝置中，只要保證小球A到達(dá)底端的速度相同即可，軌道有無摩擦對實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會產(chǎn)生誤差。(3)入射小球的質(zhì)量mA，不可以小于被碰小球的質(zhì)量mB，否則A球碰后反彈，A錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)中不需要小球的下落高度，只要能保證高度相同，即可知道兩小球下落時(shí)間相同，故B錯(cuò)誤；入射小球每次必從斜槽上的同一位置由靜止釋放，才能保證每次碰前的速度均相同；故C錯(cuò)誤；斜槽末端的切線必須水平，小球放在斜槽末端處，應(yīng)能靜止，故D正確?！沧兪接?xùn)練1〕

(2023·四川成都高三模擬)一實(shí)驗(yàn)小組用圖(a)所示裝置驗(yàn)證動量守恒定律。裝置中，小車P前端有橡皮泥，后端連著紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)周期為0.02s的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(1)在長木板右端下面放墊塊的目的是_______________________________________________________________________。平衡小車受到的摩擦力(或使小車重力的下滑分力等于小車受到的摩擦力)(2)放墊塊并達(dá)成目的后，接通電源，輕推小車P使之運(yùn)動，P運(yùn)動一段時(shí)間后，與靜止的小車Q相碰，碰后兩車粘合在一起繼續(xù)運(yùn)動，兩車碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示。測得小車P(包括橡皮泥)的質(zhì)量mP＝0.60kg，小車Q的質(zhì)量mQ＝0.40kg。由以上數(shù)據(jù)求得兩車組成的系統(tǒng)碰前總動量為__________kg·m/s，碰后總動量為____________kg·m/s(結(jié)果保留3位小數(shù))。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：在誤差允許的范圍內(nèi)，_________________________________。兩車組成的系統(tǒng)碰撞前后動量守恒考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新驗(yàn)證動量守恒實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新主要是兩種途徑：(1)用新器材實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方式的創(chuàng)新，比如使用氣墊導(dǎo)軌來減少摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響。(2)從實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒嵌冗M(jìn)行創(chuàng)新，因此所有滿足動量守恒定律的模型均可以用來驗(yàn)證動量守恒。例2③開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，讓金屬小球從C點(diǎn)靜止釋放。A、B光電門的遮光時(shí)間分別為Δt1、Δt2(光電門B開始遮光時(shí)小球已離開滑塊)。(2)驗(yàn)證M、m系統(tǒng)水平方向動量守恒_________(填“需要”或“不需要”)保證滑塊的上表面光滑。(3)如圖驗(yàn)證M、m系統(tǒng)水平方向動量守恒，只需驗(yàn)證_____________________成立即可(用M、m、d、L、Δt1、Δt2表示)。不需要[解析](1)②20分度的游標(biāo)卡尺，每相鄰兩個(gè)格的實(shí)際長度為0.95mm，由此可得小球的直徑為d＝32.00mm－20×0.95mm＝13.00mm＝1.300cm。(2)即使上表面不光滑，系統(tǒng)水平方向合外力也為零，所以也滿足動量守恒，即不需要保證滑塊的上表面光滑；(3)令小球脫離滑塊時(shí)對地的速度為v1，滑塊對地的速度為v2，根據(jù)動量守恒則有0＝Mv2－mv1，②懸掛點(diǎn)兩根等長不可伸長的細(xì)繩分別系上兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的A擺和B擺，兩擺相對的側(cè)面貼上雙面膠，以使兩擺撞擊時(shí)能合二為一，以相同速度一起向上擺；③把A擺拉到右側(cè)h1的高度，釋放后與靜止在平衡位置的B擺相碰。當(dāng)AB擺到最高點(diǎn)時(shí)讀出擺中心對應(yīng)的高度h2；回答以下問題：(1)若A、B擺的質(zhì)量分別為mA、mB，則驗(yàn)證動量守恒的表達(dá)式為_____________________。(2)把A擺拉到右側(cè)的高度為0.8m，兩擺撞擊后一起向左擺到的高度為0.2m，若滿足A擺的質(zhì)量是B擺的質(zhì)量的___倍，即可驗(yàn)證系統(tǒng)動量守恒，從而可以得出A擺碰前初動能為碰后兩擺損失機(jī)械能的___倍。122年高考·1年模擬1.(2022·全國甲卷)利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置對碰撞過程進(jìn)行研究。讓質(zhì)量為m1的滑塊A與質(zhì)量為m2的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，比較碰撞后A和B的速度大小v1和v2，進(jìn)而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空：(1)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平；(2)測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg。要使碰撞后兩滑塊運(yùn)動方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為_________kg的滑塊作為A；(3)調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時(shí)，A的左端到左邊擋板的距離s1與B的右端到右邊擋板的距離s2相等；(4)使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時(shí)刻開始到各自撞到擋板所用的時(shí)間t1和t2；(5)將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟(4)。多次測量的結(jié)果如下表所示：2．(2023·河北高三模擬)如圖所示，用碰撞實(shí)驗(yàn)器可以研究兩個(gè)剛性小球在水平軌道碰撞前后的動量關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓質(zhì)量為m1的小球1從斜槽上某一固定位置Q由靜止開始釋放，從軌道末端水平拋出，落到位于水平地面的P點(diǎn)。再把質(zhì)量為m2的小球2放在水平軌道末端，讓小球1仍從位置Q由靜止釋放，兩小球碰撞后從軌道末端水平拋出，小球2落到位于水平地面的N點(diǎn)，小球1落到位于水平地面的M點(diǎn)。則碰撞前的動(1)本實(shí)驗(yàn)中剛性小球1的質(zhì)量m1與剛性小球2的質(zhì)量m2大小應(yīng)滿足的關(guān)系__________；(2)若實(shí)驗(yàn)中換用不同材質(zhì)的小球，其他條件不變，可以改變小球的落點(diǎn)位置。下面三幅圖中，可能正確的落點(diǎn)分布是_____________________________________。m1>m2B(A圖動量不守恒，C圖總動能增加了)(1)實(shí)驗(yàn)小組甲的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上A位置靜止釋放；然后把被碰小球m2靜止于軌道的水平部分，再將入射小球m1，從斜軌上A位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)，分別找到小球的平均落點(diǎn)M1、P1、N1，并測量出平均水平位移OM1、OP1、ON1的長度x1、x2、x3。(用上述步驟中測量的量表示)，若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為：_______________________。m1x2＝m1x1＋m2x3(2)實(shí)驗(yàn)小組乙的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。在水平槽末端的右側(cè)放置一個(gè)豎直屏，豎直屏的O點(diǎn)與小球的球心等高。使小球1仍從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，重復(fù)實(shí)驗(yàn)(1)的操作，得到兩球落在豎直屏上的平均落點(diǎn)M2、P2、N2，量出OM2、OP2、ON2的高度h1，h2、h3。(用上述步驟中測量的量表示)，則驗(yàn)證兩球碰撞過程中動量守恒的表達(dá)式為：_______________。(3)實(shí)驗(yàn)小組丙的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。在水平槽末端與水平地面間放置了一個(gè)斜面，斜面的頂點(diǎn)與水平槽等高且無縫連接。使小球1仍從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，重復(fù)實(shí)驗(yàn)(1)的操作，得到兩球落在斜面上的平均落點(diǎn)M3、P3、N3，用刻度尺測量斜面頂點(diǎn)到M3、P3、N3三點(diǎn)的距離分別為l1、l2、l3。(用上述步驟中測量的量表示)則驗(yàn)證兩球碰撞過程中動量守恒的表達(dá)式為_________________________。[解析](1)設(shè)小球1碰撞前瞬時(shí)速度為v0，碰撞后瞬間小球1、小球2的速度分別為v1、v2。小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，由于小球拋出點(diǎn)的高度均相同，在空中的運(yùn)動時(shí)間t相等，水平位移x與其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度。無碰撞時(shí)小球1的平均落點(diǎn)為P1，碰撞后小球1、小球2的平均落點(diǎn)分別為M1、N1。若兩球碰撞過程動量守恒，則有：m1v0＝m1v1＋m2v2，又有x2＝v0t，x1＝v1t，x3＝v2t，聯(lián)立整理得m1x2＝m1x1＋m2x3。若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為m1x2＝m1x1＋m2x3。4．(2023·廣東模擬預(yù)測)某物理興趣小組利用如圖所示的裝置“探究動量守恒定律”，AB是傾角大小可以調(diào)節(jié)的長木板，BC是氣墊導(dǎo)軌(氣墊導(dǎo)軌可看成光滑軌道)，忽略小球通過B點(diǎn)時(shí)的速度變化，光電門1與光電門2固定在氣墊導(dǎo)軌BC上。(1)將質(zhì)量為m、直徑為d1的小球a從長木板上的位置O1由靜止釋放，小球a通過光電門1、2的擋光時(shí)間分別為Δt1與Δt2，當(dāng)_______________時(shí)，表明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)至水平位置。(2)將質(zhì)量為3m、直徑為d2的小球b靜置于氣墊導(dǎo)軌上的位置O2，使小球a從長木板上的位置O1由靜止釋放，小球a先后通過光電門的擋光時(shí)間分別為Δt3與Δt4，小球b通過光電門的擋光時(shí)間為Δt5。①若小球a、b碰撞過程動量守恒，則必須滿足的關(guān)系式為__________________；Δt1＝Δt2(4)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的誤差，該小組成員有不同的觀點(diǎn)，其中正確的是___。A．保持長木板傾角一定，將小球a的釋放點(diǎn)適當(dāng)上移，可減小誤差B．保持小球a的釋放點(diǎn)不變，將長木板的傾角