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1、实验七验证动量守恒定律必备知识自主排查一、实验方案与操作二、测量速度的五种方法1打点计时器测速：vxn-1T，x为n个计时点之间的距离，T为打点周期2光电门测速：vdt，d为挡光片的宽度，t为挡光时间3频闪照片测速：vxt，x为两个不同时刻物体位置间距离，t为两时刻的时间间隔4摆球测速：v2gl1-cos，l为摆长，为摆球上升到最高点时摆线与竖直方向的夹角5平抛运动知识测速：vxtx2hg，x为平抛运动的水平距离，t为平抛运动的时间，h为竖直方向下落的距离误差分析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，
2、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关键能力分层突破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
3、“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”“”“”或“”)；轨道AB、CD_光滑(选填
4、“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.(2)用两条细线分别将球A、B悬挂于同一水平高度，且自然下垂时两球恰好接触，球心位于同一水平线上，将球A向左拉起，使其悬线与竖直方向
5、的夹角为时由静止释放，与球B碰撞后，球A向左摆且测得摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为1，球B向右摆且测得摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为2.通过以上实验结果可知质量m1_(填“大于”“小于”或“等于”)m2.(3)若两球碰撞前后的动量守恒，则m11-cos_(用测量的物理量表示)32022四川成都七中月考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实验步骤：用天平测出两个滑块的质量m1、m2，且m1m2，以保证运动的小球不反弹，选项C错误；除了图中器
6、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m1x2m1x1m2x3，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒(3)a.因为三次的水平位移相等，而xvt，y12gt2，故v2gx221y，所以平抛运动的初速度v2与1y成正比，故要验证碰撞前后两球的总动能相等，则必须满足12m1v1212m1v22+12m2v32，即m1y2m1y3+m2y1.b当入射小球A与被碰小球B碰撞后分别做平抛运动时，由于被碰小球B的速度大会先打到竖直墙上，之后会被墙壁反弹，又竖直方向上两球的运动基本同步，因此B
7、球反弹后的运动过程中有非常大的可能与A球再次相碰答案：(1)AE(2)m1x2m1x1m2x3(3)m1y2m1y3+m2y1见解析1解析：(1)利用光电门测速原理可知，滑块b碰后的速度v2dt0，滑块a碰前的速度v0dt1，滑块a碰后弹回的速度v1dt2，因为滑块碰后反弹，故应验证的关系是mav0mbv2mav1.代入相应的速度值有madt1mbdt0madt2，消去d可得mat1mbt0-mat2，即满足该表达式时，碰撞过程中，系统的动量守恒因a碰后反弹，由碰撞的特点可知，物块a、b的质量大小关系为mamb.(2)滑块a经过光电门A的速度vadta，两滑块粘在一起后经过光电门B时的速度va
8、bdtb，此时为完全非弹性碰撞，需要验证的关系式为mava(mamb)vab，代入相应的速度值有madta(mamb)dtb，消去d可得matama+mbtb，即满足该表达式时，碰撞过程中，系统的动量守恒答案：(1)mat1mbt0-mat2(2)matama+mbtb例2解析：(1)碰撞后球1反弹，根据碰撞规律，应满足m1m2；为了计算碰撞前后球1的速度，轨道AB、CD需要光滑(2)碰撞后，对球1，由机械能守恒定律有m1gh412m1v12 ，对球2，由平抛运动规律有l sin 12gt2 ，l cos v2t，解得v12gh2，v23gl2，又向右为正方向，则球1、2的速度分别为2gh2、
9、3gl2.(3)在碰撞前，对球1有m1gh12m1v02，对两球组成的系统，由动量守恒定律得m1v0m2v2m1v1，联立解得3m12hm23l.(4)若是弹性碰撞，则对两球组成的系统有12m1v0212m1v12+12m2v22，解得l23h.答案：(1)需要(2)2gh23gl2(3)3m12hm23l(4)232解析：(1)直径d32 mm60.1 mm32.6 mm3.26 cm.(2)因为A小球碰撞后反弹，所以m1m2.(3)小球A下摆过程只有重力做功，机械能守恒由机械能守恒定律得12m1v12m1gl(1cos )，碰撞后，对A、B两球分别根据机械能守恒定律得12m1v12m1gl
10、1-cos1，12m2v22m2gl(1cos 2)若两球碰撞前后的动量守恒，则满足m1v1m1v1m2v2.联立以上四式得m11-cosm21-cos2m11-cos1.答案：(1)3.26(2)小于(3)m21-cos2m11-cos13解析：(1)由题意知，m1刚释放瞬间，弹簧的弹力大小为F0，根据胡克定律有F0kx0，此时弹簧的弹性势能Ep112k(x0)2F02 2k.(2)(3)根据能量守恒定律可知，m1和左侧轻弹簧分离时的动能Ek0Ep1F02 2k.根据动能和动量的关系，碰撞前瞬间m1的动量大小p2m1Ek0 2m1F02 2kF0m1k，同理可得，碰撞完成后瞬间，m1的动量大小为p1F1m1k，m2的动量大小为p2F2m2k，选水平向右为正方向，根据动量守恒定律可得pp1p2整理可得F0m1F1m1F2m2.答案：1F02 2k(2)F0m1k(3)F0m1F1m1F2m2