2023高中物理步步高大一輪 第七章 實(shí)驗(yàn)八　驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

1、實(shí)驗(yàn)八驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律目標(biāo)要求1.理解動(dòng)量守恒定律成立的條件，會(huì)利用不同案例驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.2.知道在不同實(shí)驗(yàn)案例中要測(cè)量的物理量，會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及誤差分析實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備一、實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測(cè)出相碰的兩物體的質(zhì)量m1、m2和碰撞前、后物體的速度v1、v2、v1、v2，算出碰撞前的動(dòng)量pm1v1m2v2及碰撞后的動(dòng)量pm1v1m2v2，看碰撞前、后動(dòng)量是否相等二、實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)過(guò)程案例一：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1實(shí)驗(yàn)器材氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥2實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊的質(zhì)量(2)安裝：正確安裝好氣

2、墊導(dǎo)軌，如圖所示(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(4)改變條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)：改變滑塊的質(zhì)量；改變滑塊的初速度大小和方向(5)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒3數(shù)據(jù)處理(1)滑塊速度的測(cè)量：veq f(x,t)，式中x為滑塊上擋光片的寬度(儀器說(shuō)明書(shū)上給出，也可直接測(cè)量)，t為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間(2)驗(yàn)證的表達(dá)式：m1v1m2v2m1v1m2v2.案例二：研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫(xiě)紙、白紙、圓規(guī)、鉛垂線等2實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏?2)

3、安裝：按照如圖甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平(3)鋪紙：白紙?jiān)谙?，?fù)寫(xiě)紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好記下鉛垂線所指的位置O.(4)放球找點(diǎn)：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次用圓規(guī)畫(huà)盡量小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置(5)碰撞找點(diǎn)：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度(同步驟(4)中的高度)自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N，如圖乙所示 .(6)驗(yàn)證：連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中，最后代入m1OP

4、m1OMm2ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立(7)整理：將實(shí)驗(yàn)器材放回原處3數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證的表達(dá)式：m1OPm1OMm2ON.三、注意事項(xiàng)1前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”2案例提醒(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)確保導(dǎo)軌水平(2)若利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證：斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 考向1研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒例1用如圖所示的裝置可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架，它們的上端裝有等

5、寬的擋光片(1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，借助光電門(mén)來(lái)檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌是否水平的方法是_(2)為了研究?jī)苫瑝K所組成的系統(tǒng)在彈性碰撞和完全非彈性碰撞兩種情況下的動(dòng)量關(guān)系，實(shí)驗(yàn)分兩次進(jìn)行第一次：將滑塊A置于光電門(mén)1的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門(mén)間的某一適當(dāng)位置給A一個(gè)向右的初速度，通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間為t1，A與B碰撞后又分開(kāi)，滑塊A再次通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間為t2，滑塊B通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間為t3.第二次：在兩彈性碰撞架的前端貼上雙面膠，同樣讓滑塊A置于光電門(mén)1的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門(mén)間的某一適當(dāng)位置給A一個(gè)向右的初速度，通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間為t4，A與B碰撞后粘連在一起，滑塊B通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間為t5.

6、為完成該實(shí)驗(yàn)，還必須測(cè)量的物理量有_(填選項(xiàng)前的字母)A擋光片的寬度dB滑塊A的總質(zhì)量m1C滑塊B的總質(zhì)量m2D光電門(mén)1到光電門(mén)2的距離L(3)在第二次實(shí)驗(yàn)中若滑塊A和B在碰撞的過(guò)程中動(dòng)量守恒，則應(yīng)該滿足的表達(dá)式為_(kāi)(用已知量和測(cè)量量表示)(4)在第一次實(shí)驗(yàn)中若滑塊A和B在碰撞的過(guò)程中機(jī)械能守恒，則應(yīng)該滿足的表達(dá)式為_(kāi)(用已知量和測(cè)量量表示)答案(1)使其中一個(gè)滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，看滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間是否相等，若相等，則導(dǎo)軌水平(2)BC(3)m1eq f(1,t4)(m1m2)eq f(1,t5)(4)m1(eq f(1,t1)2m1(eq f(1,t2)2m2(eq f(1,t3)2解析

7、(1)使其中一個(gè)滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，看滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間是否相等，若相等，則導(dǎo)軌水平(2)本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，所以在實(shí)驗(yàn)中必須要測(cè)量質(zhì)量和速度，速度可以根據(jù)光電門(mén)的擋光時(shí)間求解，而質(zhì)量通過(guò)天平測(cè)出，同時(shí)，擋光片的寬度可以消去，所以不需要測(cè)量擋光片的寬度，故選B、C.(3)在第二次實(shí)驗(yàn)中，碰撞后A、B速度相同，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：m1v1(m1m2)v2，根據(jù)速度公式可知v1eq f(d,t4)，v2eq f(d,t5)，代入則有：m1eq f(1,t4)(m1m2)eq f(1,t5).(4)在第一次實(shí)驗(yàn)中，碰撞前A的速度為v0eq f(d,t1)，碰撞后A的速度為vAeq f(d,

8、t2)，B的速度為vBeq f(d,t3)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：eq f(1,2)m1v02eq f(1,2)m1vA2eq f(1,2)m2vB2，代入則有：m1(eq f(1,t1)2m1(eq f(1,t2)2m2(eq f(1,t3)2. 考向2研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒例2(2022湖北武漢市高三模擬)用如圖甲所示裝置研究?jī)蓚€(gè)半徑相同的小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是_A同一組實(shí)驗(yàn)中，入射小球必須從同一位置由靜止釋放B軌道傾斜部分必須光滑C軌道末端必須水平(2)圖甲中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的豎直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓入射小球多次從斜軌上的位

9、置S由靜止釋放，通過(guò)白紙和復(fù)寫(xiě)紙找到其平均落點(diǎn)的位置(A、B、C三點(diǎn)中的某個(gè)點(diǎn))，然后，把被碰小球靜置于軌道的水平部分末端，仍將入射小球從斜軌上的位置S由靜止釋放，與被碰小球相碰，并多次重復(fù)該操作，用同樣的方法找到兩小球碰后平均落點(diǎn)的位置(A、B、C三點(diǎn)中剩下的兩個(gè)點(diǎn))實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的有_A入射小球和被碰小球的質(zhì)量m1、m2B入射小球開(kāi)始的釋放高度hC小球拋出點(diǎn)距地面的高度HD兩球相碰前后的平拋射程O(píng)B、OA、OC(3)某同學(xué)在做上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得入射小球和被碰小球的質(zhì)量關(guān)系為m12m2，兩小球在記錄紙上留下三處落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，他將米尺的零刻線與O點(diǎn)對(duì)齊，測(cè)量出O點(diǎn)到三處平均落地點(diǎn)的距離分別

10、為OA、OB、OC.該同學(xué)通過(guò)測(cè)量和計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，兩小球在碰撞前后動(dòng)量是守恒的該同學(xué)要驗(yàn)證的關(guān)系式為_(kāi)；若進(jìn)一步研究該碰撞是否為彈性碰撞，需要判斷關(guān)系式_是否成立答案(1) AC(2)AD(3)2(OCOA)OBOCOAOB解析(1)本實(shí)驗(yàn)只要確保軌道末端水平，從而確保小球離開(kāi)軌道后做的是平拋運(yùn)動(dòng)即可，并不需要軌道光滑；另一方面，要確保放上被碰小球后，入射小球的碰前的速度大小保持不變，故要求從同一位置由靜止釋放入射小球，故選A、C.(2)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，必須測(cè)量質(zhì)量和速度，由于入射小球、被碰小球離開(kāi)軌道后的運(yùn)動(dòng)都是平拋運(yùn)動(dòng)，且平拋的豎直位移相同，故由xv0eq r(f(2H

11、,g)可知，小球的水平位移xv0，故可用水平位移的大小關(guān)系表示速度的大小關(guān)系，因此不需要測(cè)量H及入射小球開(kāi)始的釋放高度h，H只要保持不變就可以了，并不需要測(cè)量出來(lái)，故選A、D.(3) 由題圖乙可知，OA17.60 cm，OB25.00 cm，OC30.00 cm，代入質(zhì)量關(guān)系，可知m1OBm1OAm2OC但是m1OCm1OAm2OB故OC才是入射小球碰前速度對(duì)應(yīng)的水平位移由動(dòng)量守恒得m1OCm1OAm2OB根據(jù)m12m2解得2(OCOA)OB驗(yàn)證碰撞是否為彈性碰撞，則可以驗(yàn)證eq f(1,2)m1v12eq f(1,2)m1v12eq f(1,2)m2v22即m1OC2m1OA2m2OB2變形

12、得m1OC2m1OA2m2OB2根據(jù)m12m2則有2(OCOA)(OCOA)OB2解得OCOAOB.考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 考向1實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新例3如圖為驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中選取兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的小球，按下面步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m1和m2；安裝實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，再將一斜面BC連接在斜槽末端；先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，標(biāo)記小球在斜面上的落點(diǎn)位置P；將小球m2放在斜槽末端B處，仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，分別標(biāo)記小球m1、m2在斜面上的落點(diǎn)位置；用毫米刻度尺測(cè)出各落點(diǎn)位置到斜

13、槽末端B的距離圖中M、P、N點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記下的小球在斜面上的三個(gè)落點(diǎn)位置，從M、P、N到B點(diǎn)的距離分別為sM、sP、sN.依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)回答下面問(wèn)題：(1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足m1_m2(填寫(xiě)“”“”或“(2)MN(3)m1eq r(sP)m1eq r(sM)m2eq r(sN)(4)m1sPm1sMm2sN解析(1)為了防止入射球碰撞后反彈，一定要保證入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量，故m1m2；(2)碰撞前，小球m1落在題圖中的P點(diǎn)，由于m1m2，當(dāng)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)是題圖中M點(diǎn)，m2的落點(diǎn)是題圖中N點(diǎn)；(3)設(shè)碰前小球m1的水平初速度為v1，當(dāng)小球m1與m2

14、發(fā)生碰撞后，小球m1落到M點(diǎn)，設(shè)其水平速度為v1，m2的落點(diǎn)是N點(diǎn)，設(shè)其水平速度為v2，斜面BC與水平面的傾角為，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得sMsin eq f(1,2)gt2，sMcos v1t，解得v1eq r(f(gsMcos2 ,2sin )，同理可得v2eq r(f(gsNcos2,2sin )，v1eq r(f(gsPcos2 ,2sin )，因此，只要滿足m1v1m1v1m2v2，即m1eq r(sP)m1eq r(sM)m2eq r(sN).(4)如果小球的碰撞為彈性碰撞，則滿足eq f(1,2)m1v12eq f(1,2)m1v12eq f(1,2)m2v22代入以上速度表達(dá)式可得m1

15、sPm1sMm2sN故驗(yàn)證m1sP和m1sMm2sN相等即可 考向2實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新例4某同學(xué)用如圖甲所示的裝置來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，該裝置由水平長(zhǎng)木板及固定在木板一端的硬幣發(fā)射器組成，硬幣發(fā)射器包括支架、彈片及彈片釋放裝置，釋放彈片可將硬幣以某一初速度彈出已知一元硬幣和五角硬幣與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：將一元硬幣置于發(fā)射槽口，釋放彈片將硬幣發(fā)射出去，硬幣沿著長(zhǎng)木板中心線運(yùn)動(dòng)，在長(zhǎng)木板中心線的適當(dāng)位置取一點(diǎn)O，測(cè)出硬幣停止滑動(dòng)時(shí)硬幣右側(cè)到O點(diǎn)的距離再?gòu)耐晃恢冕尫艔椘瑢⒂矌虐l(fā)射出去，重復(fù)多次，取該距離的平均值記為x1，如圖乙所示；將五角硬幣放在長(zhǎng)木板上，使其左側(cè)位于O點(diǎn)，并使其直

16、徑與中心線重合，按步驟從同一位置釋放彈片，重新彈射一元硬幣，使兩硬幣對(duì)心正碰，重復(fù)多次，分別測(cè)出兩硬幣碰后停止滑行時(shí)距O點(diǎn)距離的平均值x2和x3，如圖丙所示(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，除長(zhǎng)木板，硬幣發(fā)射器，一元及五角硬幣，刻度尺外，還需要的器材為_(kāi)(2)實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量為_(kāi)(寫(xiě)出物理量名稱及符號(hào))驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為_(kāi)(用測(cè)量物理量對(duì)應(yīng)的字母表示)答案(1)天平(2)一元硬幣的質(zhì)量m1，五角硬幣的質(zhì)量m2m1eq r(x1)m1eq r(x2)m2eq r(x3)解析(1)動(dòng)量為質(zhì)量和速度的乘積，該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證質(zhì)量不等的兩物體碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，需測(cè)量?jī)晌矬w的質(zhì)量和碰撞前后的速度，因此除給

17、定的器材外，還需要的器材為天平(2)測(cè)出一元硬幣的質(zhì)量m1，五角硬幣的質(zhì)量m2，設(shè)一元硬幣以速度v1經(jīng)過(guò)O點(diǎn)，由動(dòng)能定理可得m1gx1eq f(1,2)m1v12解得v1eq r(2gx1)，當(dāng)一元硬幣以速度v1與五角硬幣碰撞后，速度分別為v2、v3，由動(dòng)能定理可得m1gx2eq f(1,2)m1v22，m2gx3eq f(1,2)m2v32解得一元硬幣碰后速度v2eq r(2gx2)，五角硬幣碰后的速度為v3eq r(2gx3)，若碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒則需滿足m1v1m1v2m2v3，代入數(shù)據(jù)可得m1eq r(x1)m1eq r(x2)m2eq r(x3).課時(shí)精練1(2022安徽滁州市模擬)如

18、圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過(guò)僅測(cè)量_(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問(wèn)題A小球開(kāi)始釋放高度hB小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程(2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程O(píng)P.然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)接下來(lái)要完成的必要步驟是_(填選項(xiàng)前的符號(hào))A用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B測(cè)量

19、小球m1開(kāi)始釋放高度hC測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(kāi)(用(2)中測(cè)量的量表示)(4)經(jīng)測(cè)定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖所示碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1，則p1p1_11；若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2，則p1p211_.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值eq f(p1,p1p2)為_(kāi)答案(1)C(2)ADE(3)m1OMm2ONm1OP(4)142.91.01解析(1)小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相等，它們?cè)?/p>

20、空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，小球的水平位移與小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即測(cè)量平拋運(yùn)動(dòng)的射程，故C正確，A、B錯(cuò)誤；(2)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即驗(yàn)證m1v1m1v2m2v3小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得m1v1tm1v2tm2v3t可得m1OPm1OMm2ON因此實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量?jī)汕虻馁|(zhì)量和小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程，為了測(cè)量位移，應(yīng)找出落點(diǎn)，故A、D、E正確，B、C錯(cuò)誤(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為m1OPm1OMm2ON(4)碰撞前、后m1的動(dòng)量之比為eq f(p1,p1)eq f(OP,OM)eq

21、 f(44.8,35.2)eq f(14,11)碰撞后m1的動(dòng)量與m2的動(dòng)量之比為eq f(p1,p2)eq f(m1OM,m2ON)eq f(45.035.2,7.555.68)eq f(11,2.9)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值eq f(p1,p1p2)eq f(m1OP,m1OMm2ON)eq f(45.044.8,45.035.27.555.68)1.01.2某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速運(yùn)動(dòng)然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖甲所示在小車(chē)A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)

22、器電源頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到打點(diǎn)紙帶，并將測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在下面(如圖乙)，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算A車(chē)的碰前速度，應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算A車(chē)和B車(chē)碰后的共同速度(以上兩空填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)(2)已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量m10.40 kg，小車(chē)B的質(zhì)量m20.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得，碰前總動(dòng)量為_(kāi) kgm/s；碰后總動(dòng)量為_(kāi) kgm/s(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后3位)由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的結(jié)論是：_.答案(1)BCDE(2)0.4200.417A、B碰撞過(guò)程中，在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒解析 (1)小車(chē)A碰前運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)做勻速

23、直線運(yùn)動(dòng)，所以選擇BC段計(jì)算A碰前的速度兩小車(chē)碰后粘在一起仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以選擇DE段計(jì)算A和B碰后的共同速度(2) 碰前小車(chē)A的速度為v0eq f(BC,t)eq f(0.105 0,50.02) m/s1.050 m/s則碰前兩小車(chē)的總動(dòng)量為pm1v000.401.050 kgm/s0.420 kgm/s碰后兩小車(chē)的速度為veq f(DE,t)eq f(0.069 5,50.02) m/s0.695 m/s則碰后兩小車(chē)的總動(dòng)量為p(m1m2)v(0.400.20)0.695 kgm/s0.417 kgm/s由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的結(jié)論是：A、B碰撞過(guò)程中，在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒3如

24、圖所示為驗(yàn)證碰撞中的總動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N上，使懸線在A球靜止釋放前伸直，且線與豎直方向的夾角為，A球釋放后擺到最低點(diǎn)時(shí)恰好與B球正碰，碰撞后，A球把豎直輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為處，B球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫(xiě)紙的白紙D，保持角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄到多個(gè)B球的落地點(diǎn)(重力加速度為g)(1)實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有哪些？_(2)寫(xiě)出驗(yàn)證總動(dòng)量守恒的表達(dá)式：_.答案(1)B球離地高度H、B球平拋的水平位移s、擺線的長(zhǎng)度L(2)mAeq r(2gL1cos )mAeq r(2gL1cos )mB

25、seq r(f(g,2H)解析(1) 小球從A處下擺過(guò)程只有重力做功，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得mAgL(1cos )eq f(1,2)mAvA2解得vAeq r(2gLblc(rc)(avs4alco1(1cos )則動(dòng)量為pAmAvAmAeq r(2gLblc(rc)(avs4alco1(1cos )小球A與小球B碰撞后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，在A碰后到達(dá)最左端過(guò)程中，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得mAgL(1cos )0eq f(1,2)mAvA2解得vAeq r(2gLblc(rc)(avs4alco1(1cos )則動(dòng)量為pAmAvAmAeq r(2gLblc(rc)(avs4alco1(1c

26、os )碰前小球B靜止，則pB0碰撞后B球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向svBt豎直方向Heq f(1,2)gt2聯(lián)立解得vBseq r(f(g,2H)則碰后B球的動(dòng)量pBmBvBmBseq r(f(g,2H)故需要測(cè)量的物理量有：B球離地高度H、B球平拋的水平位移s、擺線的長(zhǎng)度L.(2)需驗(yàn)證的表達(dá)式為mAeq r(2gL1cos )mAeq r(2gL1cos )mBseq r(f(g,2H).4某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律在上方沿斜面向下推一下滑塊A，滑塊A勻速通過(guò)光電門(mén)甲，與靜止在兩光電門(mén)間的滑塊B相碰，碰后滑塊A、B先后通過(guò)光電門(mén)乙，采集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證(最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力

27、)(1)下列所列物理量哪些是必須測(cè)量的_A滑塊A的質(zhì)量mA，滑塊B的質(zhì)量mBB遮光片的寬度d(滑塊A與滑塊B上遮光片寬度相等)C本地的重力加速度gD滑塊A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)E滑塊A、B上遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間(2)滑塊A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)A、B，質(zhì)量mA、mB，要完成本實(shí)驗(yàn)，它們需要滿足的條件是_AAB，mAmBBAB，mAmBDAB，mAmB(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先調(diào)節(jié)斜面的傾角，應(yīng)該如何調(diào)節(jié)_(4)若光電門(mén)甲的讀數(shù)為t1，光電門(mén)乙先后兩次的讀數(shù)為t2、t3，用題目中給定的物理量符號(hào)寫(xiě)出動(dòng)量守恒的表達(dá)式_答案(1) AE(2)C(3)滑塊下滑通過(guò)兩光電門(mén)所用時(shí)間相等(4)eq f(mA

28、,t1)eq f(mA,t3)eq f(mB,t2)解析(1)本實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證兩滑塊碰撞前后動(dòng)量是否守恒，需要驗(yàn)證mAeq f(d,tA甲)mAeq f(d,tA乙)mBeq f(d,tB乙)，d可約去，故選A、E.(2)由于滑塊A勻速通過(guò)光電門(mén)甲，則有mgsin mgcos ，即tan 要驗(yàn)證兩滑塊碰撞前后動(dòng)量是否守恒，需要滑塊B也滿足mgsin mgcos 即tan 所以有AB又因?yàn)榕鲎埠髢苫瑝K先后通過(guò)光電門(mén)乙，所以A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，故C正確(3) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求兩滑塊勻速運(yùn)動(dòng)，所以調(diào)整斜面的傾角，當(dāng)滑塊下滑通過(guò)兩光電門(mén)所用時(shí)間相等時(shí)，表示滑塊在斜面上做勻速運(yùn)動(dòng)(4) 由第(1)問(wèn)解析可得兩滑塊碰撞前后動(dòng)量守恒的表達(dá)式為mAeq f(1,t1)mAeq f(1,t3)mBeq f(1,t2).5某同學(xué)利用如圖所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，操作步驟如下：在水平桌面上的適當(dāng)位置固定好彈簧發(fā)射器，使其出口處切線與水平桌面相平；在一塊長(zhǎng)平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫(xiě)紙，將該木板豎直并貼緊桌面右側(cè)邊緣將小球a向左壓縮彈簧并使其由靜止釋放，a球碰到木板，在白紙上留下壓痕P；將木板向右水平平移適當(dāng)距離，再將小球a向左壓縮彈簧到某一固定位置并由靜止釋放，撞到木板上，在白紙上留下壓痕P2；將半徑相同的小球b放在桌面的右邊緣，