實(shí)驗(yàn)八驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)方案原理裝置實(shí)驗(yàn)步驟方案一利用氣墊導(dǎo)軌完成碰撞實(shí)驗(yàn)v＝dΔt，d為滑塊上擋光片的寬度，Δ驗(yàn)證:m1v1＋m2v2＝m1v1'＋m2v2'1.測(cè)質(zhì)量:用天平分別測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量。2.安裝:正確安裝好氣墊導(dǎo)軌，并調(diào)整導(dǎo)軌水平。3.測(cè)速:計(jì)算出兩滑塊碰撞前、后的速度。方案二利用兩輛小車在光滑長木板上的運(yùn)動(dòng)完成碰撞實(shí)驗(yàn)v＝ΔxΔt，Δx為紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離驗(yàn)證:m1v1＝(m1＋m2)v21.測(cè)質(zhì)量:用天平分別測(cè)出兩小車的質(zhì)量。2.安裝:將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車A的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，并調(diào)整長木板水平。3.實(shí)驗(yàn):接通電源，讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，兩車連接成整體，隨后兩車一起運(yùn)動(dòng)。4.測(cè)速:通過紙帶上合適的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及打下兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔，由v＝ΔxΔt方案三利用斜槽末端小球的碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1.測(cè)小球的水平射程，連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON長度2.驗(yàn)證:m1·OP＝m1·OM＋m2·ON1.測(cè)質(zhì)量:用天平分別測(cè)出兩等大小球的質(zhì)量，且保證m1>m2。2.安裝:調(diào)整固定斜槽使斜槽末端水平。3.鋪紙:白紙?jiān)谙?，?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好，記下重垂線所指的位置O。4.找平均位置點(diǎn):每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，小球滾下10次，用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，找出圓心;再將被碰小球放在圖示位置處使其被入射小球碰撞后落下(入射小球的起始位置始終不變)，經(jīng)過10次碰撞后，用同樣的方法分別找出入射小球和被碰小球落點(diǎn)所在最小圓的圓心。5.測(cè)距離:用刻度尺分別量出O到所找出的三個(gè)圓心的距離。考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1(2024·新課標(biāo)卷，22)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，將斜槽軌道固定在水平桌面上，軌道末段水平，右側(cè)端點(diǎn)在水平木板上的垂直投影為O，木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實(shí)驗(yàn)時(shí)先將小球a從斜槽軌道上Q處由靜止釋放，a從軌道右端水平飛出后落在木板上;重復(fù)多次，測(cè)出落點(diǎn)的平均位置P與O點(diǎn)的距離xP。將與a半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點(diǎn)，再將小球a從Q處由靜止釋放，兩球碰撞后均落在木板上;重復(fù)多次，分別測(cè)出a、b兩球落點(diǎn)的平均位置M、N與O點(diǎn)的距離xM、xN。完成下列填空:(1)記a、b兩球的質(zhì)量分別為ma、mb，實(shí)驗(yàn)中須滿足條件mamb(選填“>”或“<”)。

(2)如果測(cè)得的xP、xM、xN、ma和mb，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式，則驗(yàn)證了兩小球在碰撞中滿足動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)中，用小球落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離來代替小球水平飛出時(shí)的速度。依據(jù)是。

答案(1)>(2)maxP＝maxM＋mbxN見解析解析(1)為保證碰撞后a球不反彈，應(yīng)滿足ma>mb。(2)如果滿足動(dòng)量守恒定律，則在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式mavP＝mavM＋mbvN，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相等，則它們每次在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，小球的水平位移與小球的初速度成正比，因此可以用小球的水平位移代替其初速度，即滿足關(guān)系式maxP＝maxM＋mbxN。跟蹤訓(xùn)練1.(2025·廣東佛山模擬)某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，滑塊1和滑塊2前端均安裝了圓形彈片，兩滑塊上的擋光片寬度相同。實(shí)驗(yàn)過程如下:①分別測(cè)出滑塊1和滑塊2的質(zhì)量m1、m2;②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平;③將兩滑塊分別置于氣墊導(dǎo)軌兩端，同時(shí)輕推兩個(gè)滑塊，兩滑塊相向運(yùn)動(dòng)，分別經(jīng)過兩個(gè)光電門后發(fā)生碰撞，碰撞后兩滑塊彈開，速度方向均與碰撞前的相反，再次分別經(jīng)過兩個(gè)光電門，計(jì)時(shí)器記錄滑塊上的擋光片兩次經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間;④重復(fù)步驟③，得到多組數(shù)據(jù);⑤斷開氣源和計(jì)時(shí)器的電源，整理儀器。根據(jù)以上步驟，回答下列問題:(1)步驟②中，判斷氣墊導(dǎo)軌水平的方法是:接通氣源和計(jì)時(shí)器后，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)時(shí)，滑塊上的擋光片通過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間。

(2)步驟③中，輕推兩個(gè)滑塊后，若滑塊1碰撞前、后經(jīng)過光電門1的擋光時(shí)間分別為t1、t1'，滑塊2碰撞前、后經(jīng)過光電門2的擋光時(shí)間分別為t2、t2'，擋光片的寬度為L，則碰撞前，滑塊1的速度大小為，碰撞前后，滑塊1的速度變化量的大小為。

(3)若等式m1m2答案(1)相等(2)Lt1L解析(1)步驟②中，判斷氣墊導(dǎo)軌水平的方法是:接通氣源和計(jì)時(shí)器后，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)時(shí)，滑塊上的擋光片通過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間相等。(2)碰撞前，滑塊1的速度大小為v1＝L碰撞后滑塊1的速度大小為v1'＝L碰撞前后，滑塊1的速度變化量的大小為Δv1＝v1＋v1'＝Lt(3)碰撞前，滑塊2的速度大小為v2＝Lt2，碰撞后，滑塊2的速度大小為v2'＝Lt2'，以滑塊1m1v1－m2v2＝－m1v1'＋m2v2'即m1考點(diǎn)二創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)例2(2024·山東卷，13)在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)。受此啟發(fā)，某同學(xué)使用如圖甲所示的裝置進(jìn)行了碰撞實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌兩端分別安裝a、b兩個(gè)位移傳感器，a測(cè)量滑塊A與它的距離xA，b測(cè)量滑塊B與它的距離xB。部分實(shí)驗(yàn)步驟如下:①測(cè)量兩個(gè)滑塊的質(zhì)量，分別為200.0g和400.0g;②接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平;③撥動(dòng)兩滑塊，使A、B均向右運(yùn)動(dòng);④導(dǎo)出傳感器記錄的數(shù)據(jù)，繪制xA、xB隨時(shí)間變化的圖像，分別如圖乙、圖丙所示。回答以下問題:(1)從圖像可知兩滑塊在t＝s時(shí)發(fā)生碰撞。

(2)滑塊B碰撞前的速度大小v＝m/s(保留2位有效數(shù)字)。

(3)通過分析，得出質(zhì)量為200.0g的滑塊是(選填“A”或“B”)。

答案(1)1.0(2)0.20(3)B解析(1)由x－t圖像的斜率表示速度可知，兩滑塊的速度在t＝1.0s時(shí)發(fā)生突變，即發(fā)生了碰撞。(2)由x－t圖像斜率的絕對(duì)值表示速度大小可知，碰撞前瞬間B的速度大小v＝90?1101.0cm/s＝0.20m/s(3)由題圖乙知，碰撞前A的速度大小vA＝0.50m/s，碰撞后A的速度大小約為vA'＝0.36m/s，由題圖丙可知，碰撞后B的速度大小為v'＝0.50m/s，對(duì)A和B的碰撞過程由動(dòng)量守恒定律有mAvA＋mBv＝mAvA'＋mBv'，代入數(shù)據(jù)解得mAmB≈2，所以質(zhì)量為200.0g跟蹤訓(xùn)練2.(2023·遼寧卷，11)某同學(xué)為了驗(yàn)證對(duì)心碰撞過程中的動(dòng)量守恒定律，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段。選擇相同材質(zhì)的一元硬幣和一角硬幣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。測(cè)量硬幣的質(zhì)量，得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為m1和m2(m1>m2)。將硬幣甲放置在斜面上某一位置，標(biāo)記此位置為B。由靜止釋放甲，當(dāng)甲停在水平面上某處時(shí)，測(cè)量甲從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OP。將硬幣乙放置在O處，左側(cè)與O點(diǎn)重合，將甲放置于B點(diǎn)由靜止釋放。當(dāng)兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測(cè)量甲、乙從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OM和ON。保持釋放位置不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為s0、s1、s2。(1)在本實(shí)驗(yàn)中，甲選用的是(填“一元”或“一角”)硬幣。

(2)碰撞前，甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大小可表示為(設(shè)硬幣與紙板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g)。

(3)若甲、乙碰撞過程中動(dòng)量守恒，則s0?s1s2＝(用(4)由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計(jì)算得到碰撞前后甲動(dòng)量變化量大小與乙動(dòng)量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因:

。

答案(1)一元(2)2μgs0解析(1)要使兩硬幣碰后都向右運(yùn)動(dòng)，硬幣甲的質(zhì)量應(yīng)大于硬幣乙的質(zhì)量，由于一元硬幣的質(zhì)量大于一角硬幣的質(zhì)量，所以甲選用的是一元硬幣。(2)設(shè)碰撞前甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大小為v0，甲從O點(diǎn)到停止處P點(diǎn)的過程中只有摩擦力做功，由動(dòng)能定理得－μm1gs0＝0－12m1v02，解得v0＝2μgs0(3)甲、乙碰撞過程中滿足動(dòng)量守恒定律，設(shè)甲碰撞后速度的大小為v1，甲從O點(diǎn)到停止處M點(diǎn)的過程中只有摩擦力做功，由動(dòng)能定理得－μm1gs1＝0－12m1v12，解得v1＝2μgs1，設(shè)乙碰撞后速度的大小為v2，乙從O點(diǎn)到停止處N點(diǎn)的過程中只有摩擦力做功，由動(dòng)能定理得－μm2gs