2023屆高考物理一輪復(fù)習實驗熱點專題講座實驗04驗證動量守恒定律（原卷版）

2023屆高考物理一輪復(fù)習實驗熱點專題講座實驗四驗證動量守恒定律班級__________座號_____姓名__________分數(shù)__________目錄TOC\o"1-3"\h\u一、實驗基礎(chǔ)知識要點歸納 1二．實驗重點難點疑點突破驗證動量守恒定律?？挤桨?2三．典例例題精講分析 2題型一研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒 2題型二研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒 5題型三用擺球的碰撞驗證動量守恒定律 9題型四實驗的改進與創(chuàng)新測速各顯其能 11四．優(yōu)質(zhì)模擬試題強化訓練 16一、實驗基礎(chǔ)知識要點歸納注意事項(1)斜槽末端的切線必須水平；(2)入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；(3)選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；(4)實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.數(shù)據(jù)處理驗證表達式：m1·eq\x\to(OP)＝m1·eq\x\to(OM)＋m2·eq\x\to(ON)若為彈性碰撞，還滿足：m1·eq\x\to(OP)2＝m1·eq\x\to(OM)2＋m2·eq\x\to(ON)2，即eq\x\to(OP)＋eq\x\to(OM)＝eq\x\to(ON)二．實驗重點難點疑點突破驗證動量守恒定律?？挤桨阜桨敢环桨付桨溉桨杆睦玫却笮∏蜃銎綊佭\動完成一維碰撞在粗糙斜面上兩車碰撞完成一維碰撞利用氣墊導軌完成一維碰撞利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞根據(jù)平拋測速度紙帶測速度光電門測速度機械能守恒測速度m1·eq\x\to(OP)＝m1·eq\x\to(OM)＋m2·eq\x\to(ON)m1·v0＝（m1＋m2）v1m1·v0=m1·v1＋m2·v2m1·v0＝m1·v1＋m2·v2三．典例例題精講分析題型一研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒【例1】(2022·湖南懷化模擬)某同學利用氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗；氣墊導軌裝置如圖所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架、光電門等組成．(1)下面是實驗的主要步驟：①安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平；②向氣墊導軌通入壓縮空氣；③接通光電計時器；④把滑塊2靜止放在氣墊導軌的中間；⑤滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門2后依次被制動；⑦讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為：滑塊1通過光電門1的擋光時間Δt1＝10.01ms，通過光電門2的擋光時間Δt2＝49.99ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間Δt3＝8.35ms；⑧測出擋光片的寬度d＝5mm，測得滑塊1的質(zhì)量為m1＝300g，滑塊2(包括彈簧)的質(zhì)量為m2＝200g；(2)數(shù)據(jù)處理與實驗結(jié)論：①實驗中氣墊導軌的作用是：a．_______________________________________________________________；b．_______________________________________________________________.②碰撞前滑塊1的速度v1為________m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為________m/s，滑塊2的速度v3為________m/s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)③在誤差允許的范圍內(nèi)，通過本實驗，同學們可以探究出哪些物理量是不變的？通過對實驗數(shù)據(jù)的分析說明理由．(至少回答2個不變量)．a(chǎn)．_______________________________________________________________；b．_______________________________________________________________.【以題說法】(1)實驗器材：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、擋光片、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等．(2)實驗步驟①測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量．②安裝：正確安裝好氣墊導軌．③實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前、后的速度(a.改變滑塊的質(zhì)量．b.改變滑塊的初速度大小和方向)．④驗證：一維碰撞中的動量守恒．(3)數(shù)據(jù)處理①滑塊速度的測量：v＝eq\f(Δx,Δt)，式中Δx為滑塊擋光片的寬度(儀器說明書上給出，也可直接測量)，Δt為數(shù)字計時器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過光電門的時間．②驗證的表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.【變式訓練】(2020·全國Ⅰ卷，23)某同學用如圖所示的實驗裝置驗證動量定理，所用器材包括：氣墊導軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個與計算機相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。實驗步驟如下：(1)開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導軌，輕推滑塊，當滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間________時，可認為氣墊導軌水平。(2)用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2。(3)用細線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細線水平拉動滑塊。(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時間Δt1、Δt2及遮光片從A運動到B所用的時間t12。(5)在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I＝________，滑塊動量改變量的大小Δp＝__________(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)。(6)某次測量得到的一組數(shù)據(jù)是：d＝1.000cm，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400kg，Δt1＝3.900×10－2s，Δt2＝1.270×10－2s，t12＝1.50s，取g＝9.80m/s2。計算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。(7)定義δ＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I－Δp,I)))×100%，本次實驗δ＝________%(保留1位有效數(shù)字)。題型二研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒【例2】(2022·湖北武漢市高三模擬)用如圖甲所示裝置研究兩個半徑相同的小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．(1)關(guān)于本實驗，下列說法中正確的是________．A．同一組實驗中，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點是小球拋出點在地面上的豎直投影，實驗時先讓入射小球多次從斜軌上的位置S由靜止釋放，通過白紙和復(fù)寫紙找到其平均落點的位置(A、B、C三點中的某個點)，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的位置(A、B、C三點中剩下的兩個點)．實驗中需要測量的有________．A．入射小球和被碰小球的質(zhì)量m1、m2B．入射小球開始的釋放高度hC．小球拋出點距地面的高度HD．兩球相碰前后的平拋射程OB、OA、OC(3)某同學在做上述實驗時，測得入射小球和被碰小球的質(zhì)量關(guān)系為m1＝2m2，兩小球在記錄紙上留下三處落點痕跡如圖乙所示，他將米尺的零刻線與O點對齊，測量出O點到三處平均落地點的距離分別為OA、OB、OC.該同學通過測量和計算發(fā)現(xiàn)，在實驗誤差允許范圍內(nèi)，兩小球在碰撞前后動量是守恒的．①該同學要驗證的關(guān)系式為____________________________________________________；②若進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．【以題說法】實驗數(shù)據(jù)處理(1)實驗器材：斜槽、小球(兩個)、天平、復(fù)寫紙、白紙等(2)實驗步驟①測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球．②安裝：按照圖示安裝實驗裝置．調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平．③鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當位置鋪放好．記下重錘線所指的位置O.④放球找點：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)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面．圓心P就是小球落點的平均位置．⑤碰撞找點：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自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次．用步驟④的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N.如圖所示．⑥驗證：連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．⑦結(jié)束：整理好實驗器材放回原處．(3)數(shù)據(jù)處理驗證的表達式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”．(4)方案提醒①若利用氣墊導軌進行驗證，調(diào)整氣墊導軌時，應(yīng)注意利用水平儀確保導軌水平．②若利用擺球進行驗證，兩擺球靜止時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將擺球拉起后，兩擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)．③若利用兩小車相碰進行驗證，要注意平衡摩擦力．④若利用平拋運動規(guī)律進行驗證，安裝實驗裝置時，應(yīng)注意調(diào)整斜槽，使斜槽末端水平，且選質(zhì)量較大的小球作為入射小球．(5)探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不變，應(yīng)在同一豎直面內(nèi)．【變式訓練】某同學用如圖所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗．先將a球從斜槽軌道上某固定點由靜止開始滾下，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b球靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下與b球相碰，碰后兩球分別落在記錄紙的不同位置，重復(fù)10次．(1)關(guān)于實驗，下列說法正確的是________.A．實驗時，a、b兩個小球相碰后應(yīng)同時落地B．實驗時，a、b兩個小球的直徑可以不相同C．實驗時，入射球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放D．實驗時，斜槽末端的切線必須水平(2)實驗必須測量的物理量是________.A．a(chǎn)、b兩個小球的質(zhì)量ma、mbB．斜槽軌道末端到水平地面的高度HC．a(chǎn)球的固定釋放點到斜槽軌道末端的高度hD．a(chǎn)、b兩個小球離開斜槽軌道做平拋運動的飛行時間E．記錄紙上O點到兩小球的平均落點位置A、B、C的距離(3)入射球a從固定點下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結(jié)果是否會有影響？并說明理由．(4)如果以各球落點所在直線為x軸，以O(shè)為原點，A、B、C三點坐標分別為xA＝0.4m，xB＝1.0m，xC＝1.2m，若碰撞中符合動量守恒．實驗所用小球直徑均為2cm，則a、b兩小球的質(zhì)量之比________．題型三用擺球的碰撞驗證動量守恒定律【例3】如圖所示是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子的邊緣有一豎直立柱．實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高．將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上．釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點．測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒．現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b、C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外：(1)還需要測量的量是____________、____________和____________．(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為____________．(忽略小球的大小)【以題說法】(1)實驗器材：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等．(2)實驗步驟①測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2.②安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來．③實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰．④測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度．⑤改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗．⑥驗證：一維碰撞中的動量守恒．(3)數(shù)據(jù)處理①擺球速度的測量：v＝eq\r(2gh)，式中h為小球釋放時或碰撞后擺起的高度，h可用刻度尺測量(也可由量角器和擺長計算出)．②驗證的表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.【變式訓練】.如圖所示為驗證碰撞中的總動量守恒的實驗裝置，質(zhì)量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點，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α，A球釋放后擺到最低點時恰好與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，保持α角度不變，多次重復(fù)上述實驗，白紙上記錄到多個B球的落地點．(重力加速度為g)(1)實驗中還需要測量的物理量有哪些？________(2)寫出驗證總動量守恒的表達式：________.題型四實驗的改進與創(chuàng)新測速各顯其能將上面四種基本方法進行組合、遷移、可以延伸出多種驗證動量守恒的方法．創(chuàng)新角度實驗裝置圖創(chuàng)新解讀實驗原理的創(chuàng)新1.利用斜面上的平拋運動獲得兩球碰后的速度2.利用對比性實驗，體現(xiàn)了實驗的多樣性和創(chuàng)新性實驗器材的創(chuàng)新1.利用鋁質(zhì)導軌研究完全非彈性碰撞2.利用閃光照相機記錄立方體滑塊碰撞前、后的運動規(guī)律，從而確定滑塊碰撞前、后的速度實驗過程的創(chuàng)新1.用壓縮彈簧的方式使兩滑塊獲得速度，可使兩滑塊的合動量為零2.利用v＝eq\f(L,t)的方式獲得滑塊彈離時的速度3.根據(jù)能量守恒定律測定彈簧的彈性勢能【例4】某校同學們分組進行碰撞的實驗研究．(1)第一組利用氣墊導軌通過頻閃照相進行探究碰撞中的不變量這一實驗．若要求碰撞動能損失最小則應(yīng)選下圖中的________(填“甲”或“乙”)(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥)；(2)第二組利用頻閃照相法去研究．某次實驗時碰撞前B滑塊靜止，A滑塊勻速向B滑塊運動并發(fā)生碰撞，利用頻閃照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的照片如圖丙所示．已知相鄰兩次閃光的時間間隔為T，在這4次閃光的過程中，A、B兩滑塊均在0～80cm范圍內(nèi)，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于x＝10cm處．若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短，均可忽略不計，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的________時刻，A、B兩滑塊質(zhì)量比mA：mB＝________；(3)第三組同學用如圖丁所示的實驗裝置研究兩個小球的碰撞，他們用兩個大小相同質(zhì)量不等的A和B兩個鋼球(mA＞mB)進行實驗．首先使球A自斜槽上某一高度由靜止釋放，從斜槽的末端水平飛出，測出球A落在水平地面上的P(圖中未畫出)與球飛出點在地面上垂直投影O的距離為LOP.然后使球A自同一高度由靜止釋放，在斜槽的末端與靜止的球B發(fā)生斜碰，如俯視圖戊所示，碰后兩球向不同方向運動，測出A、B兩球落地點M、N(圖中未畫出)與O點間的距離分別為LOM、LON.多次重復(fù)實驗，并將測量值取平均值，已知碰撞過程中沒有機械能損失．下列關(guān)系式正確的是________．A．mALOP＝mALOM＋mBLONB．mALOP2＝mALOM2＋mBLON2C．mALOP<mALOM＋mBLOND．mALOP>mALOM＋mBLON【變式訓練1】某同學用如圖所示裝置驗證動量守恒定律．在上方沿斜面向下推一下滑塊A，滑塊A勻速通過光電門甲，與靜止在兩光電門間的滑塊B相碰，碰后滑塊A、B先后通過光電門乙，采集相關(guān)數(shù)據(jù)進行驗證．(最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力)(1)下列所列物理量哪些是必須測量的________．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與斜面間的動摩擦因數(shù)μE．滑塊A、B上遮光片通過光電門的時間(2)滑塊A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)μA、μB，質(zhì)量mA、mB，要完成本實驗，它們需要滿足的條件是________．A．μA>μB，mA>mBB．μA>μB，mA<mBC．μA＝μB，mA>mBD．μA<μB，mA<mB(3)實驗時，要先調(diào)節(jié)斜面的傾角，應(yīng)該如何調(diào)節(jié)________________．(4)若光電門甲的讀數(shù)為t1，光電門乙先后兩次的讀數(shù)為t2、t3，用題目中給定的物理量符號寫出動量守恒的表達式________________．5．某同學利用如圖所示的裝置進行“驗證動量守恒定律”的實驗，操作步驟如下：①在水平桌面上的適當位置固定好彈簧發(fā)射器，使其出口處切線與水平桌面相平；②在一塊長平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，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；③將木板向右水平平移適當距離，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；④將半徑相同的小球b放在桌面的右邊緣，仍讓小球a從步驟③中的釋放點由靜止釋放，與b球相碰后，兩球均撞在木板上，在白紙上留下壓痕P1、P3.(1)下列說法正確的是________．A．小球a的質(zhì)量一定要大于小球b的質(zhì)量B．彈簧發(fā)射器的內(nèi)接觸面及桌面一定要光滑C．步驟②③中入射小球a的釋放點位置一定相同D．把小球輕放在桌面右邊緣，觀察小球是否滾動來檢測桌面右邊緣末端是否水平(2)本實驗必須測量的物理量有________．A．小球的半徑rB．小球a、b的質(zhì)量m1、m2C．彈簧的壓縮量x1，木板距離桌子邊緣的距離x2D．小球在木板上的壓痕P1、P2、P3分別與P之間的豎直距離h1、h2、h3(3)用(2)中所測的物理量來驗證兩球碰撞過程中動量是否守恒，當滿足關(guān)系式________時，則證明a、b兩球碰撞過程中動量守恒．四．優(yōu)質(zhì)模擬試題強化訓練1.(2022·四川攀枝花市統(tǒng)考)某學習小組用如圖所示的實驗裝置探究碰撞中的不變量。將打點計時器固定在光滑水平桌面的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車A的后面。讓小車A運動，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩小車連成一體。某次實驗中使用的兩車質(zhì)量均為0.6kg，與打點計時器連接的交流電頻率為50Hz，得到的紙帶如圖所示。請回答下列問題：(1)紙帶的________(選填“a”或“b”)端與小車A相連。(2)碰撞前系統(tǒng)的總動量為______kg·m/s，碰撞后系統(tǒng)的總動量為______kg·m/s(保留2位有效數(shù)字)。2.(2022.全國甲卷)利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質(zhì)量為的滑塊A與質(zhì)量為的靜止滑塊B在水平氣墊導軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小和，進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空：（1）調(diào)節(jié)導軌水平；（2）測得兩滑塊的質(zhì)量分別為和。要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為______kg的滑塊作為A；（3）調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離與B的右端到右邊擋板的距離相等；（4）使A以一定的初速度沿氣墊導軌運動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間和；（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟（4）。多次測量的結(jié)果如下表所示；123450.490.671.011.221.390.150.210.330.400.460.310.330.330.33（6）表中的______（保留2位有效數(shù)字）；（7）的平均值為______；（保留2位有效數(shù)字）（8）理論研究表明，對本實驗的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則的理論表達式為______（用和表示），本實驗中其值為______（保留2位有效數(shù)字），若該值與（7）中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi)，則可認為滑塊A與滑塊B在導軌上的碰撞為彈性碰撞。3.(2022·遼寧葫蘆島市一模)為了驗證動量守恒定律，某同學使用如圖甲所示的氣墊導軌裝置進行實驗。其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當兩個剛性滑行器通過G1、G2光電門時，光束被滑行器上的擋光片遮擋的時間稱為光電門的擋光時間。預(yù)先測得滑行器連同擋光片的總質(zhì)量分別為m1、m2(m2＞m1)，兩擋光片寬度均為D。該同學想在水平的氣墊導軌上，只利用以上儀器驗證動量守恒定律，請回答下列問題：(1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導軌下面的螺母，使氣墊導軌水平。在不增加其他測量器材的情況下，調(diào)氣墊導軌水平的步驟是：接通氣墊導軌裝置的電源，調(diào)節(jié)導軌下面的螺母，若質(zhì)量為m2的滑行器放在氣墊導軌上的任意位置都能保持靜止，或者輕推質(zhì)量為m2的滑行器，質(zhì)量為m2的滑行器分別通過光電門G1、G2的時間________，則氣墊導軌水平。(2)用游標卡尺測量兩擋光片的寬度如圖乙所示，則D＝____________。(3)將質(zhì)量為m2的滑行器靜置于兩光電門之間，將質(zhì)量為m1的滑行器置于光電門G1右側(cè)，用手推動質(zhì)量為m1的滑行器，使質(zhì)量為m1的滑行器獲得水平向左的速度經(jīng)過光電門G1并與質(zhì)量為m2的滑行器發(fā)生碰撞且被彈回，再次經(jīng)過光電門G1。光電門G1先后記錄的擋光時間為Δt11、Δt12，光電門G2記錄的擋光時間為Δt2。在本次實驗中，若表達式____________________(用m1、m2、Δt11、Δt12、Δt2表示)在誤差允許的范圍內(nèi)成立，則動量守恒定律成立。4.(2022·江西鷹潭市模擬)某同學用如圖甲所示的裝置驗證碰撞中動量守恒。一根長為L的輕質(zhì)不可伸縮細線一端拴住質(zhì)量為mA的小鋼球A，細線的另一端固定在懸點O，在最低點的前后放置一光電門，光電門前的水平面上放一質(zhì)量為mB的金屬物塊B，物塊的上表面中央固定一輕質(zhì)的遮光片。現(xiàn)將小球向右拉至細線水平后靜止釋放，小球在最低點與物塊碰撞后反彈上升，測出小球反彈上升時細線的最大偏角為θ，光電門記錄的擋光時間為t，已知重力加速度為g。則(1)用20分度的游標卡尺測遮光片的寬度如圖乙所示，則遮光片的寬度d＝______mm。(2)小球與物塊的質(zhì)量大小關(guān)系為mA______mB(選填“>”“＝”或“<”)；(3)驗證小球與物塊在碰撞過程中動量守恒的表達式為________________________。(用字母mA、mB、L、d、θ、t、g表示)5.某同學用如圖甲所示的裝置來驗證動量守恒定律，該裝置由水平長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木板間動摩擦因數(shù)相同，主要實驗步驟如下：①將一元硬幣置于發(fā)射槽口，釋放彈片將硬幣發(fā)射出去，硬幣沿著長木板中心線運動，在長木板中心線的適當位置取一點O，測出硬幣停止滑動時硬幣右側(cè)到O點的距離．再從同一位置釋放彈片將硬幣發(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；②將五角硬幣放在長木板上，使其左側(cè)位于O點，并使其直徑與中心線重合，按步驟①從同一位置釋放彈片，重新彈射一元硬幣，使兩硬幣對心正碰，重復(fù)多次，分別測出兩硬幣碰后停止滑行時距O點距離的平均值x2和x3，如圖丙所示．(1)為完成該實驗，除長木板，硬幣發(fā)射器，一元及五角硬幣，刻度尺外，還需要的器材為________________．(2)實驗中還需要測量的物理量為________________(寫出物理量名稱及符號)．驗證動量守恒定律的表達式為________________(用測量物理量對應(yīng)的字母表示)．6.(2022·濟南模擬)為了驗證動量守恒定律(探究碰撞中的不變量)，某同學選取了兩個材質(zhì)相同、體積不等的立方體滑塊A和B，按下述步驟進行實驗：步驟1：在A、B的相撞面分別裝上橡皮泥，以便二者相撞以后能夠立刻結(jié)為整體；步驟2：安裝好實驗裝置如圖，鋁質(zhì)軌道槽的左端是傾斜槽，右端是長直水平槽．傾斜槽和水平槽由一小段圓弧連接，軌道槽被固定在水平桌面上，在軌道槽的側(cè)面與軌道等高且適當遠處裝一臺數(shù)碼頻閃照相機；步驟3：讓滑塊B靜置于水平槽的某處，滑塊A從斜槽某處由靜止釋放，同時開始頻閃拍攝，直到A、B停止運動，得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片；步驟4：多次重復(fù)步驟3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出來，將刻度尺緊靠照片放置，如圖所示．(1)由圖分析可知，滑塊A與滑塊B碰撞發(fā)生的位置________．①在P5、P6之間②在P6處③在P6、P7之間(2)為了探究碰撞中動量是否守恒，需要直接測量或讀取的物理量是________．①A、B兩個滑塊的質(zhì)量m1和m2②滑塊A釋放時距桌面的高度③頻閃照相的周期④照片尺寸和實際尺寸的比例⑤照片上測得的s45、s56和s67、s78⑥照片上測得的s34、s45、s56和s67、s78、s89⑦滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)寫出驗證動量守恒的表達式_________________________________________．7.(2022·汕尾模擬)氣墊導軌是常用的一種實驗儀器．它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上，滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示(彈簧的長度忽略不計)．采用的實驗步驟如下：①用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB.②調(diào)整氣墊導軌，使導軌處于水平．③在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導軌上．④用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1.⑤按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作．當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2.(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是_______________________________________．(2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達式是____________________，上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是__________________________________________________________________.(3)利用上述實驗數(shù)據(jù)能否測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大??？如能，請寫出表達式：___________________________________________________________.8.(2022·安徽滁州市模擬)如圖，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．(1)實驗中直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量________(填選項前的符號)，間接地解決這個問題．A．小球開始釋放高度hB．小球拋出點距地面的高度HC．小球做平拋運動的射程(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影．實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP.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)．接下來要完成的必要步驟是________．(填選項前的符號)A．用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B．測量小球m1開始釋放高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到m1、m2