全国版2021高考物理一轮复习专题七碰撞与动量守恒考点3实验：验证动量守恒定律教案 2页

考点3　实验:验证动量守恒定律 ‎ ‎407‎ 考向　实验原理和实验方法 ‎[北京高考]如图甲,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即 图甲 研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.‎ ‎(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通过仅测量　　　　(填选项前的符号),间接地解决这个问题. ‎ A.小球开始释放高度h B.小球抛出点距地面的高度H C.小球做平抛运动的水平射程 ‎(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测出平抛射程OP,然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.‎ 接下来要完成的必要步骤是　　　　.(填选项前的符号) ‎ A.用天平测量两个小球的质量m1、m2　　　　　　　B.测量小球m1开始释放高度h C.测量抛出点距地面的高度H D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E.测量平抛射程OM、ON 图乙 ‎(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为　　　　[用(2)中测量的量表示]; ‎ 若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为　　　　[用(2)中测量的量表示]. ‎ ‎(4)经测定,m1=45.0 g,m2=7.5 g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示.碰撞前、后m1的动量分别为p1与p'1,则p1:p'1=　　　　:11.若碰撞结束时m2的动量为p'2,则p'1:p'2=11:　　　　. ‎ - 2 -‎ 实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值p‎1‎p'‎ ‎‎1‎+p'‎‎ ‎‎2‎为　　　　. ‎ ‎(5)有同学认为,上述实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的水平射程增大.请你用(4)中已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为　　　　cm. ‎ 必备知识:平抛运动规律、实验原理、弹性碰撞规律、实验数据处理、数学知识的运用等.‎ 关键能力:科学探究能力,数据处理能力.‎ 解题指导:验证动量守恒,就需要确定碰撞前后小球的质量和速度,质量由天平测定,速度利用做平抛运动的水平射程来确定.高度一定时,运动时间一定,要使平抛运动射程最大,就需要水平初速度最大,只有在弹性正碰时确定其最大值.由于题给信息量较大,涉及的问题也较多,需要根据题给条件,逐个分析解答,涉及计算时要认真运算才能得出正确结论,这都是实验科学素养的必然要求.‎ 考法1 对实验原理的理解 ‎1[2019山东青岛三模]如图,把两个大小相同、质量不等的金属球a、b用细线连接,中间夹一被压缩了的轻弹簧,置于水平桌面上,两球到桌边距离相等.烧断细线,观察两球的运动情况,进行必要的测量,验证两球相互作用过程中动量是否守恒.‎ ‎(1)本实验必须测量的物理量是　　　　. ‎ A.桌面到水平地面的高度H B.球a、b的质量ma、mb C.球a、b的半径r D.球a、b离开桌面后在空中飞行的时间t E.记录纸上O1点到a球落地点A的距离 - 2 -‎