新教材高中物理課時(shí)跟蹤檢測（三）實(shí)驗(yàn)動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證粵教版選擇性

課時(shí)跟蹤檢測（三）實(shí)驗(yàn)：動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證1．(多選)在利用氣墊導(dǎo)軌做動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)中，下列哪些因素可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差()A．導(dǎo)軌安放不水平 B．滑塊上擋光片傾斜C．兩滑塊質(zhì)量不相等 D．兩滑塊碰后連在一起解析：選AB導(dǎo)軌不水平將導(dǎo)致滑塊速度受重力分力影響，從而產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差；擋光片傾斜會(huì)導(dǎo)致?lián)豕馄瑢挾炔坏扔趽豕怆A段滑塊通過的位移；實(shí)驗(yàn)中并不要求兩滑塊的質(zhì)量相等；兩滑塊碰后連在一起并不影響碰撞中的守恒量。綜上所述，A、B選項(xiàng)正確。2．在利用平拋運(yùn)動(dòng)做“動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證”實(shí)驗(yàn)中，安裝斜槽軌道時(shí)，應(yīng)讓斜槽末端的切線保持水平，這樣做的目的是()A．入射球得到較大的速度B．入射球與被碰球?qū)π呐鲎埠笏俣染鶠樗椒较駽．入射球與被碰球碰撞時(shí)動(dòng)能無損失D．入射球與被碰球碰撞后均能從同一高度飛出解析：選B實(shí)驗(yàn)中小球能水平飛出是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，只有這樣才能使兩個(gè)小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等。3．某同學(xué)用圖甲所示裝置來做動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下痕跡，重復(fù)10次；然后再把小球b靜置在斜槽軌道末端，讓小球a仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和小球b相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。(1)在安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)斜槽的末端應(yīng)______________。(2)小球a、b質(zhì)量的大小關(guān)系應(yīng)滿足ma________mb，兩球的半徑應(yīng)滿足ra________rb。(選填“>”“<”或“＝”)(3)本實(shí)驗(yàn)中小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖乙所示，小球a、b碰撞后的平均落地點(diǎn)依次是圖乙中的________點(diǎn)和________點(diǎn)。(4)在本實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的式子是下列選項(xiàng)中的________。A．maOC＝maOA＋mbOBB．maOB＝maOA＋mbOCC．maOA＝maOB＋mbOC解析：(1)小球離開軌道后應(yīng)做平拋運(yùn)動(dòng)，所以在安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)斜槽的末端必須保持水平，才能使小球做平拋運(yùn)動(dòng)。(2)為防止在碰撞過程中入射小球被反彈，入射小球a的質(zhì)量ma應(yīng)該大于被碰小球b的質(zhì)量mb。為保證兩個(gè)小球的碰撞是對(duì)心碰撞，兩個(gè)小球的半徑應(yīng)相等。(3)碰撞后小球a、b的落地點(diǎn)位置分別為A點(diǎn)、C點(diǎn)。(4)小球下落高度一樣，所以在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，若碰撞過程滿足動(dòng)量守恒，則應(yīng)有mav0＝mava＋mbvb，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t可得mav0t＝mavat＋mbvbt，即有maOB＝maOA＋mbOC，故選項(xiàng)B正確。答案：(1)保持水平(2)>＝(3)AC(4)B“動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證”的實(shí)驗(yàn)，先將球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次，再把同樣大小的球b放在斜槽軌道水平段的最右端處靜止，讓球a仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，且與球b相碰，碰后兩球分別落在記錄紙的不同位置，重復(fù)10次。(本實(shí)驗(yàn)中的斜槽軌道摩擦可以忽略不計(jì))(1)在本實(shí)驗(yàn)中，下列不是產(chǎn)生誤差的主要原因的是________。A．碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是絕對(duì)沿水平方向B．小球在空氣中飛行時(shí)受到空氣阻力C．通過復(fù)寫紙描得的各點(diǎn)，不是理想點(diǎn)，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差D．測量長度時(shí)有誤差(2)放上被碰小球b，兩球(ma＞mb)相碰后，小球a、b的平均落點(diǎn)位置依次是圖甲中的______點(diǎn)和______點(diǎn)。(3)某學(xué)生在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，不小心把a(bǔ)、b球位置換了，即把質(zhì)量較大的a球(質(zhì)量為ma)當(dāng)成了被碰球，把質(zhì)量較小的b球(質(zhì)量為mb)當(dāng)成了入射球，且已知mb>eq\f(1,3)ma，結(jié)果b球單獨(dú)滾下時(shí)，平均落點(diǎn)為C點(diǎn)，而b球與a球相撞后，b球和a球平均落點(diǎn)分別為A點(diǎn)和B點(diǎn)(如圖乙所示)。該同學(xué)也測得過程中的各物理量，利用這些數(shù)據(jù)也能判斷碰撞過程中的動(dòng)量守恒，判斷的依據(jù)是看________和____________________在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。利用該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)還可以判斷兩球碰撞過程中機(jī)械能是否守恒。判斷的依據(jù)是看mb·lOC2與____________________在誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。解析：(1)由于碰撞前后小球的速度方向不是絕對(duì)沿水平方向，落點(diǎn)不確定，長度測量時(shí)有誤差等都是造成誤差的主要原因；而在本實(shí)驗(yàn)中，由于小球的運(yùn)動(dòng)速度不是很大，所以空氣阻力雖然會(huì)對(duì)測量結(jié)果造成影響，但不是產(chǎn)生誤差的主要原因，故選B。(2)a、b兩球相碰后，a落在題圖甲中A點(diǎn)，b落在題圖甲中C點(diǎn)。(3)判斷碰撞過程中動(dòng)量守恒的依據(jù)是：在誤差允許范圍內(nèi)，mb·lOC＝ma·lOB＋mb·lOA。判斷機(jī)械能守恒的依據(jù)：在誤差允許范圍內(nèi)，mb·lOC2＝ma·lOB2＋mb·lOA2。答案：(1)B(2)AC(3)mb·lOCma·lOB＋mb·lOAma·lOB2＋mb·lOA2“動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證”實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H；質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線拴好懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)細(xì)線被拉直時(shí)O點(diǎn)到球心的距離為L，且細(xì)線與豎直線之間夾角為α；球A由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與球B發(fā)生正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針C推移到與豎直夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D，用來記錄球B的落點(diǎn)。(1)用圖中所示各個(gè)物理量的符號(hào)表示碰撞前后A、B兩球的速度(設(shè)A、B兩球碰前的速度分別為vA、vB，碰后速度分別為vA′、vB′)，則vA＝________，vA′＝________，vB＝________，vB′＝________。(2)請(qǐng)你提供兩條提高實(shí)驗(yàn)精度的建議：__________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有eq\f(1,2)mAvA2＝mAgL(1－cosα)，eq\a\vs4\al(v)A＝eq\r(2gL1－cosα)。碰撞后，同理可知vA′＝eq\r(2gL1－cosβ)，由題意，碰撞前vB＝0，碰撞后小球B做平拋運(yùn)動(dòng)，可得eq\f(1,2)gt2＝H，vB′t＝x，解得vB′＝xeq\r(\f(g,2H))。(2)①讓球A多次從同一位置擺下，求B球落點(diǎn)的平均位置；②α角取值不要太??；③兩球A、B的質(zhì)量不要太小。(任答兩條)答案：(1)eq\r(2gL1－cosα)eq\r(2gL1－cosβ)0xeq\r(\f(g,2H))(2)見解析6．為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒定律和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞過程中的機(jī)械能損失情況，某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量相差比較大的小球，按下述步驟做了實(shí)驗(yàn)：①用天平測出兩小球的質(zhì)量(分別為m1和m2，且m1>m2)。②按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，將一斜面BC連接在斜槽末端。③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置。④將小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2在斜面上的落點(diǎn)位置。⑤用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離。圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置，到B點(diǎn)的距離分別為LD、LE、LF。(1)在不放小球m2時(shí)，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點(diǎn)在圖中的________點(diǎn)，把小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，碰后小球m1的落點(diǎn)在圖中的________點(diǎn)。(2)若碰撞過程中，動(dòng)量和機(jī)械能均守恒，不計(jì)空氣阻力，則下列表達(dá)式中正確的有________。A．m1LF＝m1LD＋m2LEB．m1LE2＝m1LD2＋m2LF2C.m1LE＝m1LD＋m2LFD．LE＝LF－LD解析：(1)小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點(diǎn)在題圖中的E點(diǎn)，小球m1和小球m2碰撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度減小，都做平拋運(yùn)動(dòng)，所以碰撞后小球m1的落點(diǎn)是D點(diǎn)，小球m2的落點(diǎn)是F點(diǎn)。(2)設(shè)斜面傾角為θ，小球落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為L，小球從B點(diǎn)拋出時(shí)速度為v，則豎直方向有Lsinθ＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有Lcosθ＝vt，解得v＝eq\f(Lcosθ,t)＝eq\f(Lcosθ,\r(\f(2Lsinθ,g)))＝eq\f(cosθ,\r(\f(2sinθ,g)))eq\r(L)，所以v∝eq\r(L)。由題意分析得