《高考備考指南 物理 》課件-實驗七　驗證動量守恒定律

實驗七驗證動量守恒定律(本欄目對應配套訓練P58~59)知識鞏固練習1.某同學用圖甲所示裝置驗證動量守恒定律，主要實驗步驟如下：①將斜槽固定在水平桌面上，調(diào)整末端切線水平；②將白紙固定在水平地面上，白紙上面放上復寫紙；③用重垂線確定斜槽末端在水平地面上的投影點O；④讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄小球的落地點，重復多次，確定落地點的中心位置Q；⑤將小球B放在斜槽末端，讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄兩小球的落地點，重復多次，確定A、B兩小球落地點的中心位置P、R；⑥用刻度尺測量P、Q、R距O點的距離x1、x2、x3；⑦用天平分別測量小球A、B的質(zhì)量m1、m2；⑧分析數(shù)據(jù)，驗證等式m1x2＝m1x1＋m2x3是否成立，從而驗證動量守恒定律.請回答下列問題：(1)步驟⑤與步驟④中定位卡的位置應_________________________________.

(2)步驟④與步驟⑤中重復多次的目的是_______________________________.

(3)為了使小球A與B碰撞后運動方向不變，A、B質(zhì)量大小關(guān)系應為m1____________(填“>”“<”或“＝”)m2.

(4)如圖乙是步驟⑥的示意圖，則步驟④中小球落地點距O點的距離為m.

【答案】(1)保持不變(2)減少實驗誤差(3)>(4)0.3723(0.3722~0.3724)【解析】(1)為使入射球到達斜槽末端時的速度相等，應從同一位置由靜止釋放入射球，即步驟⑤與步驟④中定位卡的位置應保持不變.(2)步驟④與步驟⑤中重復多次的目的是減小實驗誤差.(3)為了使小球A與B碰后運動方向不變，A、B質(zhì)量大小關(guān)系為m1>m2.(4)由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，步驟④中小球落點距O點的距離為OQ＝37.23cm＝0.3723m.2.如圖甲所示，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(填字母)間接地解決這個問題.

A.小球開始釋放的高度hB.小球拋出點距地面的高度HC.小球平拋運動的水平射程甲乙(2)圖乙中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位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋水平射程OP.然后，把被碰小球m2靜置于水平軌道末端，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.接下來要完成的必要步驟是(填選項前的字母).

A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B.測量小球m1開始釋放的高度hC.測量拋出點距地面的高度HD.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE.測量兩小球相碰后平拋水平射程OM、(3)本實驗中只要關(guān)系式____________成立，即說明兩球碰撞過程中動量守恒(請在m1、m2、h、H、OP、OM、ON【答案】(1)C(2)ADE(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON【解析】(1)小球離開軌道后做平拋運動，由H＝12gt2知t＝2Hg，即小球的下落時間一定，則初速度v＝xt，可用平拋運動的水平射程來表示，A、B(2)若動量守恒，應有m1v1＋m2v2＝m1v0(v0是m1單獨下落時離開軌道時的速度，v1、v2是兩球碰后m1、m2離開軌道時的速度)，又v＝xt，則有m1OMt＋m2ONt＝m1OPt，即本實驗要驗證m1OM＋m2ON＝m1OP，因此要測量兩個小球的質(zhì)量m1和m2以及它們的水平射程OM和ON，而要確定水平射程，應先分別確定兩個小球落地的平均落點，沒有必要測量小球m1開始釋放的高度(3)設(shè)落地時間為t，則v0＝OPt，v1＝OMt，v2＝而動量守恒的表達式是m1v0＝m1v1＋m2v2，若兩球相碰前后的動量守恒，則m1·OP＝m1·OM＋m2·ON成立.3.為探究某新材料的部分特性，一學習小組設(shè)計了如下實驗.在水平桌面上平放一直尺，緊靠刻度線的一側(cè)放大小相同的實心鐵球A(黑色)和新材料實心球B(白色)，讓A球以某一速度向靜止的B球運動，碰撞前后的頻閃照片如圖所示.已知頻閃儀每隔0.02s閃光一次，A球的質(zhì)量為7.8kg.(1)碰撞前A球的速度大小為m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

(2)B球的質(zhì)量為kg(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

【答案】(1)10(2)5.2【解析】(1)碰撞前A球做勻速直線運動，則速度為vA＝40cm0.04s＝10(2)同理，碰撞后A球的速度大小為vA'＝5m/s，碰撞后B球的速度大小為vB'＝7.5m/s，碰撞過程中滿足動量守恒mAvA＝mAvA'＋mBvB'，聯(lián)立可得B球的質(zhì)量為5.2kg.綜合提升練習4.小劉同學利用氣墊導軌驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示.(1)將滑塊b放置在氣墊導軌上，打開氣泵，待氣流穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)氣墊導軌，直至觀察到滑塊b能在短時間內(nèi)保持靜止，說明氣墊導軌已調(diào)至.

(2)用天平測得滑塊a、b質(zhì)量分別為ma、mb.(3)在滑塊上安裝配套的粘扣，并按圖示方式放置兩滑塊.使滑塊a獲得向右的速度，滑塊a通過光電門1后與靜止的滑塊b碰撞并粘在一起，一起通過光電門2的遮光條，通過光電門1、2的時間分別為t1、t2，則上述物理量間如果滿足關(guān)系式________________________，則證明碰撞過程中兩滑塊的總動量守恒.

(4)本實驗____________(填“需要”或“不需要”)測量遮光條的寬度.

【答案】(1)水平(3)mat1＝m【解析】(1)將滑塊b放置在氣墊導軌上，打開氣泵，待氣流穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)氣墊導軌，直至觀察到滑塊b能在短時間內(nèi)保持靜止，說明氣墊導軌已調(diào)至水平.(3)根據(jù)動量守恒定律可知mav1＝(ma＋mb)v2，根據(jù)速度公式可知v1＝dt1，v2＝dt(4)由以上分析的結(jié)果mat5.某校同學利用圖中所示裝置驗證動量守恒定律.圖中，水平氣墊導軌上裝有光電門C和光電門D，滑塊A、B放在導軌上，位置如圖所示；滑塊A的右側(cè)裝有彈性彈簧片，滑塊B的左側(cè)也裝有彈性彈簧片，兩滑塊上方都固定有寬度相同的遮光片，光電門C、D分別連接著光電計時器(未完全畫出)，可以記錄遮光片通過光電門的時間.實驗步驟如下.A.測量滑塊A(含彈簧片)的質(zhì)量mA、滑塊B(含彈簧片)的質(zhì)量mB.B.測量滑塊A的遮光片的寬度d1、滑塊B的遮光片的寬度d2.C.給滑塊A一個向右的瞬時沖量，觀察A的運動情況和A與B相碰后A、B各自的運動情況.D.記錄下與光電門C相連的光電計時器記錄的時間：第一次時間ΔtC1、第二次時間ΔtC2.E.記錄下與光電門D相連的光電計時器記錄的時間：ΔtD.mAmBd1d2ΔtC1ΔtC2ΔtD100g300g1.00cm1.00cm2.500ms4.900ms5.100ms(1)碰撞前A的速度大小v0＝4.00m/s，碰撞后A的速度大小v1＝m/s.

(2)碰撞前后A的動量變化量大小Δp＝kg·m/s.

(3)碰撞后B的速度大小v2＝1.96m/s.(4)碰撞前后B的動量變化量大小Δp'＝0.588kg·m/s.(5)本實驗的相