发布时间 : 星期一 文章2020年高考物理一轮复习第7章动量守恒定律实验专题(七)第34讲验证动量守恒定律学案解析版更新完毕开始阅读77cd97e70166f5335a8102d276a20029bd64638c
守恒，那么判断的依据是看________和________________在误差允许范围内是否相等。
答案 (1)BE (2)A C
(3)ma·OB ma·OA＋mb·OC
解析 (1)计算动量应该知道质量大小和速度大小(用水平距离表示)。
(2)碰撞后，b球的速度大，水平距离大，落地点为C点；a球的速度小，水平距离小，落地点为A点。
(3)若动量守恒，则ma·OB＝ma·OA＋mb·OC。
考点二 数据处理与误差分析
1．数据处理
本实验运用转换法，即将测量小球做平抛运动的初速度转换成测平抛运动的水平位移；由于本实验仅限于研究系统在碰撞前后动量的关系，所以各物理量的单位不必统一使用国际单位制单位。
2．误差分析 (1)系统误差
主要来源于装置本身是否符合要求，即： ①碰撞是否为一维碰撞。
②斜槽末端切线是否水平，从而保证做平抛运动。 (2)偶然误差
主要来源于质量m和水平位移x的测量。
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如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即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．小球做平抛运动的射程
(2)图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。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，测量平抛射程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
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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
(3)经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞后m2的动量为
p2′，则p1′∶p2′＝11∶________。
实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值
p1
p1′＋p2′
为________。
(4)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质(质量不变)，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用(3)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。
x12
解析 (1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v＝，而由H＝gt知，每
t2
OP次竖直高度相等，所以平抛时间相等，则有m1·
OM＝m1·
tt＋
ONm2·
t，可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。故只需测量射程，因而选C。
(2)由表达式知：在OP已知时，需测量m1、m2、OM和ON，故必要步骤有A、D、E。
OP(3)p1＝m1·
OM，p1′＝m1·
tt，联立可得
p1∶p1′＝OP∶OM＝44.80∶35.20＝14∶11
ONp2′＝m2·
t ?OM??ON?
则p1′∶p2′＝?m1·?∶?m2·?＝11∶2.9
tt????
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故
p1
m1·OP＝≈1.01
p1′＋p2′m1·OM＋m2·ON(4)其他条件不变，使ON最大，则m1、m2发生弹性碰撞，则其动量和机械能均守恒，有
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m1v0＝m1v1＋m2v2，mv20＝m1v1＋m2v2
1
21212
可得v2＝
2m1v0
m1＋m2
ON而v2＝
OP，v0＝
tt 故ON＝
2m12×45.0
·OP＝×44.80 cm＝76.80 cm。 m1＋m245.0＋7.5
答案 (1)C (2)ADE (3)14 2.9 1.01 (4)76.80
方法感悟
在实验过程中一定要使实验尽可能符合动量守恒的条件，即系统受到的合外力为零或某一方向系统受到的合外力等于零。我们常采用气垫导轨来减小摩擦阻力，达到理想的实验效果。若用小球的碰撞实验验证动量守恒，则要保证小球的碰撞是对心碰撞，并且让主碰球的质量大于被碰球的质量。
“验证碰撞中的动量守恒”实验的装置示意图如图所示，斜槽与水平槽平滑连接。实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面上的记录纸上并留下痕迹，再把B球静置于水平槽末端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上并留下各自的痕迹，记录纸上的O点是铅垂线所指的位置。若测得各落点痕迹到O点的距离分别为OM＝2.68 cm，OP＝8.62 cm，ON＝11.50 cm，已知A、B
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