動量近代物理初步(選修3－5)第十三章試驗十六驗證動量守恒定律1/26考綱要求考情分析命題趨勢驗證動量守恒定律·全國卷Ⅱ，35(2)·北京卷，21(2)高考對本部分知識考查主要以計算題形式出現．高考試題往往結合碰撞等實際過程綜合考查試驗原理和誤差分析．學習中要深刻了解驗證動量守恒定律原理和方法.2/26知識梳理·扎實基礎關鍵考點·分層突破對應演練·遷移利用欄目導航3/26知識梳理·扎實基礎4/26三、試驗器材方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞試驗氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．方案二：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞試驗光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥．方案三：利用等大小球做平拋運動完成一維碰撞試驗斜槽、大小相等質量不一樣小球兩個、重錘線一條、白紙、復寫紙、天平、刻度尺、圓規、三角板．5/26四、試驗步驟方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞試驗1．測質量：用天平測出滑塊質量．2．安裝：正確安裝好氣墊導軌，如圖所表示．3．試驗：接通電源，利用配套光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后速度(①改變滑塊質量；②改變滑塊初速度大小和方向)．4．驗證：一維碰撞中動量守恒．6/26方案二：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞試驗1．測質量：用天平測出兩小車質量．2．安裝：將打點計時器固定在光滑長木板一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后面，在兩小車碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，如圖所表示．7/268/269/265．先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復10次，用圓規畫盡可能小圓把全部小球落點圈在里面，圓心就是入射小球發生碰撞前落地點P.6．把被碰小球放在斜槽末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它發生正碰，重復10次，仿上一步驟求出入射小球落地點平均位置M和被碰小球落地點平均位置N.7．過O和N在紙上作一直線．8．用刻度尺量出線段OM、OP、ON長度．10/2611/26六、注意事項1．前提條件：碰撞兩物體應確保“水平”和“正碰”．2．方案提醒(1)若利用氣墊導軌進行試驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平．(2)若利用擺球進行試驗，兩小球靜放時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內．(3)若利用長木板進行試驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力．12/26(4)若利用斜槽小球碰撞應注意：①斜槽末端切線必須水平；②入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；③選質量較大小球作為入射小球；④試驗過程中試驗桌、斜槽、統計白紙位置要一直保持不變．3．探究結論尋找不變量必須在各種碰撞情況下都不改變．13/26七、誤差分析1．系統誤差主要起源于裝置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否為一維碰撞．(2)試驗是否滿足動量守恒條件：如氣墊導軌是否水平，兩擺球是否等大，長木板試驗是否平衡掉摩擦力．2．偶然誤差主要起源于質量m和速度v測量．14/26考點1試驗操作與數據處理[例1](·北京朝陽質檢)某同學利用打點計時器和氣墊導軌做驗證動量守恒定律試驗．氣墊導軌裝置如圖所表示．所用氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成．在軌道空腔內不停通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩定地漂浮在導軌上，這就大大減小了因滑塊和導軌之間摩擦而引發誤差．關鍵考點·分層突破15/26(1)下面是試驗主要步驟：①安裝好氣墊導軌，調整氣墊導軌調整旋鈕，使導軌水平；②向氣墊導軌通入壓縮空氣；③把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架外側，將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1左端，調整打點計時器高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶一直在水平方向；④使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上彈簧；⑤把滑塊2放在氣墊導軌中間；⑥先____________________________，然后_______________，讓滑塊帶動紙帶一起運動．(滑塊1與滑塊2碰后會粘在一起)接通打點計時器電源放開滑塊116/26⑦取下紙帶，重復步驟④⑤⑥，選出理想紙帶如圖所表示．⑧測得滑塊1質量為m1＝310g，滑塊2(包含橡皮泥)質量為m2＝205g.請完善試驗步驟⑥.(2)已知打點計時器每隔0.02s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用以前系統總動量為_______kg·m/s，兩滑塊相互作用以后系統總動量為_______kg·m/s.(保留三位有效數字)(3)試說明(2)中兩結果不完全相等主要原因是_______________________________．0.6200.618紙帶與打點計時器限位孔有摩擦17/2618/26考點2試驗原理[例2](·河南鄭州質檢)如圖，用“碰撞試驗器”能夠驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后動量關系．(1)試驗中，直接測定小球碰撞前后速度是不輕易．不過，能夠經過僅測量_______

(填選項前符號)，間接地處理這個問題．A．小球開始釋放高度h B．小球拋出點距地面高度HC．小球做平拋運動射程C19/26(2)圖中O點是小球拋出點在地面上垂直投影，試驗時先讓入射球m1屢次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點位置P，測出平拋射程OP，然后，把被碰小球m2靜置于軌道水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并屢次重復．接下來要完成必要步驟是____________________________.(多項選擇)(填選項前符號)A．用天平測量兩個小球質量m1、m2B．測量小球m1開始釋放高度hC．測量拋出點距地面高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點位置M、NE．測量平拋射程OM、ONADE或DEA或DAE20/26(3)若兩球相碰前后動量守恒，其表示式可表示為m1·OM＋m2·ON＝m1·OP[用(2)中測量量表示]；若碰撞是彈性碰撞，那么還應滿足表示式為___________________________________

[用(2)中測量量表示]．m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP221/2622/26考點3試驗改進與創新[例3](·山西太原模擬)如圖是用來驗證動量守恒試驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子邊緣有一豎直立柱．試驗時，調整懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上球2右端接觸且兩球等高．將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上．釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發生對心碰撞，碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上C點．測出相關數據即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒．現已測出A點離水平桌面距離為a、B點離水平桌面距離為b、C點與桌子邊緣間水平距離為c.另外：23/26(1)還需要測量量是___________________、___________________