第04讲 实验：验证动量守恒定律（原卷版）-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

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知识精讲
第04 讲 实验：验证动量守恒定律
课程标准 课标解读
1．理解本实验中验证碰撞中动量守恒的
方法；
2．掌握实验装置中的几个要点及实际操
作；
3．明确实验中要测量的数据并对实验数
据进行分析和归纳进而得到结论。
1．实验原理是以平抛的位移替代碰撞前后的速度进而
计算碰撞前后瞬间的动量；
2．小球的选择、装置的调节、落点的确定；
3．从测量数据中分析出实验结论；
4．能够根据实验，对实验进行误差分析。
知识点 01 实验目的、实验原理
1．实验目的
(1)验证一维碰撞中的动量守恒．
(2)探究一维弹性碰撞的特点．
2．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 ′ ，找出碰撞前的动量 p＝m1v1＋
m2v2及碰撞后的动量 p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否守恒．
【即学即练 1】在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验必须要求的条件是(　　)
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端的切线是水平的
C．入射球每次都要从同一高度由静止滚下
D．碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行
知识点 02 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
1．实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、
撞针、橡皮泥．
2．测质量：用天平测出滑块质量．
3．安装：正确安装好气垫导轨．
4．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(① 改变滑块的
质量；②改变滑块的初速度大小和方向)．
5．验证：一维碰撞中的动量守恒．
【即学即练 2】某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的不变量的实验．气垫导轨装置如图
所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数
量的小孔，导轨空腔内不断通入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减
小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节打点计时器的
高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④使滑块 1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块 2放在气垫导轨的中间；
⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图所示；
⑧测得滑块 1(包括撞针)的质量为310 g，滑块 2(包括橡皮泥)的质量为205 g.
试完善实验步骤⑥的内容．
(2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，计算结果保留三位有效数字．
计算碰撞前 m1v1＋m2v2＝________kg·m/s；
碰撞后 m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s.
计算碰撞前 m1v＋m2v＝________kg·m2/s2；
碰撞后 m1v′＋m2v′＝________kg·m2/s2.
计算碰撞前＋＝________m/(s·kg)；
碰撞后＋＝________m/(s·kg)．
(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是____________________________________________.
(4)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_________________________________________.
知识点 03 方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验
1．实验器材：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．
2．测质量：用天平测出两小球的质量 m1、m2.
3．安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．
4．实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下后它们相碰．
5．测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的
角度，算出碰撞后对应小球的速度．
6．改变条件：改变碰撞条件，重复实验．
7．验证：一维碰撞中的动量守恒．
【即学即练 3】(多选)在“研究动量守恒定律的实验”时，用如图所示的装置进行实验，下列说法中正
确的是(　　)
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