三第一章　第二节　第2课时　动量守恒定律的验证

第一章动量和动量守恒定律第三节动量守恒定律第2课时动量守恒定律的验证课后篇巩固提升必备知识基础练L某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律,主要实验步骤如下：甲◎各斜槽固定在水平桌面上，调整末端切线水平；②W白纸固定在水平地面上，白纸上面放上复写纸；③用重垂线确定斜槽末端在水平地面上的投影点o；④让小球A紧贴定位卡由静止释放，记录小球的落地点，重复多次,确定落点的中心位置Q;宓痔小球B放在斜槽末端，让小球A紧贴定位卡由静止释放,记录两小球的落地点，重复多次，确定A、8两小球落点的中心位置P、R;@用刻度尺测量尸、Q、R距。点的距离51、S2、S3；⑦用天平测量小球A、8质量m1、m2；析数据，验证等式m\S2=m]S\+m2S3是否成立，从而验证动量守恒定律.请回答下列问题：⑴步骤⑤与步骤(4^定位卡的位置应；⑵图乙是步骤矶勺示意图.该同学为完成步骤⑧设计了下列表格，并进行了部分填写，请将其补充完整.乙物理量碰前碰后rn/g"2i=17.0加1=17.0,加2=5.8s/cm$2=54.35$1=,53=79.75//z.v/g-cm加囹=923.95m\S\+m253二墓(1)保持不变⑵26.50913.05解画⑴为使入射球到达斜槽末端时的速度相等，应从同一位置由静止释放入射球，即步骤⑤与步骤@中定位卡的位置应保持不变.(2)由图乙所示刻度尺可知，其分度值为1mm,则si=26.50cm,由表中实验数据可知加si+加2s3=17.0x26.50g-cm+5.8x79.75g-cni-913.05g-cm.2.如图甲所示，在做验证动量守恒定律的实验时，小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之运动，与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体后，继续向前运动,在小车A后连着纸带，打点计时器电源频率为50Hz,长木板右端下面垫放小木片以平衡摩擦力.⑴获得的纸带如图乙所示，测出的各计数点间距已标在图上.A为运动起始的第一点，则应选段来计算A的碰前速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度(均选填"A夕”OCZT或(2)已测得小车A的质量mA=0.30kg,小车B的质量为=0.20kg,由以上测量结果可得碰前系统总动量为kg・m/s,碰后系统总动量为kg-m/s.⑶实验结论:在误差允许的范围内，小车A、B组成的系统碰撞前后总动量(选填“守恒”或“不守恒，)固阑(1)BCDE(2)1.0351.03⑶守恒解析|⑴车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故段为匀速运动的阶段，故选8C段计算碰前的速度.碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后共同运动时做匀速直线运动，在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后的共同速度.(2)系统的动量即碰前A的动量0=%血=0.30><：3：：；kg-m/s=l.035kg-m/s□xu.uz碰后的总动量pi-QnAv2=0.50kg-m/s=1.03kg-m/s.□xu.uz(3)在误差允许的范围内，小车4、B组成的系统碰撞前后总动量守恒..(2021四川成都外国语学校月考)如图所示为验证动量守恒定律的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上,Gi和G2为两个光电门工、8均为弹性滑块，质量分别为〃以、加&且两大于根&两遮光片的宽度均为％实验过程如下：①i周节气垫导轨成水平状态；②轻推滑块A测得A通过光电门Gi的遮光时间为人；③4与5相碰后f和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为介和t3.回答下列问题：⑴实验中选择mA大于mB的目的是.⑵利用所测物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为.答亮|⑴保证碰撞中滑块A不反弹(2)》=}+詈H「3以解丽(1)4的质量大于3的质量是为了A、3碰撞时A不反弹.(2)碰撞前的总动量为p\=mAV\=mA-碰撞后的总动量为,ddpi-m^v\+mBV2-mJr-+mir-£3亡2则动量守恒的表达式为两幺土期@+加晨和叱=胆+整G「3亡2G亡3亡2关键能力提升练

.(2021浙江期末)如图所示为“验证动量守恒定律”的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：。用天平测出两个小球的质量分别为如和m2；隽装实验装置,将斜槽A5固定在桌边,使槽的末端切线水平，再将一斜面5c连接在斜槽末端；劭£不放小球加2,让小球mi从斜槽顶端h处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P;少1各小球〃22放在斜槽末端B处，仍让小球mi从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球如、加2在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端3的距离.图中M、尸、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从A/、P、N到3点的距离分别为SM、Sp、SN.依据上述实验步骤，请回答下面问题：(1)BC斜面的倾角(选填“需要”或“不需要”)测出；⑵用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；⑶某同学想用上述数据来验证碰撞前后机械能是否守恒，写出需要验证的关系式:.唐朝(1)不需要(2)m1-mi，丽+加2，丽(3)〃21sp=相15加+根2$N解近⑴见＞加2,两球碰撞后,7722的速度比m\自由滚下时的速度大，如的速度减小，因此m\落到M点、，而1“2落到N点.设斜面倾角为。，物体落到斜面上距离抛出点s时,根据平抛运动规律有ssin3=-gt2,scos乙a=vt.整理得心sgcos整理得心sgcos20

2s\n0碰撞过程中满足动量守恒m\v（）=m\V\+m2V2小球都做平抛运动，由⑦式结论可得小球都做平抛运动，由⑦式结论可得vo=小球都做平抛运动，由⑦式结论可得vo=spgcos2小球都做平抛运动，由⑦式结论可得vo=spgcos20WIL产~O•n-，以=

2sinJs^gcos202sin0代入②式整理得〃21«7=如7^+〃227^7,则不需要测量斜面的倾角e.⑵由⑴的分析可知,只要满足关系式如«7=如西7+加27^7,就能说明两球碰撞前后动量是守恒的.111(3)若机械能守恒，则满足5如%2=-7711^2+-m2V22,乙乙乙将速度表达式代入可得m\Sp=m\SM+m2SN-5.(2021山东月考)某实验小组做“验证动量守恒定律”实验的装置如图所示,弹性球1用细线悬挂于O点,0点下方桌子的边缘有一竖直立柱.实验时，调节悬点,使小球I与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球2发生对心碰撞，碰后小球1继续向左摆动到B点，小球2做平抛运动落到c点.又测得A点离水平桌面的距离为。石点离水平桌面的距离为"立柱离水平桌面的距离为〃，已知弹性小球1的质量m\.⑴为完成实验，还需要测量的物理量有、、.(说明表示相应物理量的字母)⑵根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为(忽略小球的大小).餐嵬⑴弹性球2的质量加2C点与桌子边沿间的水平距离C桌面离水平地面的高度”(2)2mIVa-h-2m\7b-h+m2^==解析(1)小球1下摆过程中机械能守恒，则有相吆(。-/2)=5如%2,解得u()=j2g(a-h),碰后小球1继续向左摆动，机械能守恒，则有用igS-/z)=/g2,解得ui=J2g(b-/i),碰撞后球2做平抛运动，则有°=也/,”+力=会於，解得也二c卜雄而，碰撞过程系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得“"0=〃21也+切2V2,代入求得的三个速度，则有j2g(Q-h)=〃21，2g(b-/l)+〃22c(2("+九)，整理得2如如〒，故还需要测量的物理量有弹性球2的质量〃22,。点与桌子边沿间的水平VH+/1距离G桌面离水平地面的高度H.(2)由以上分析可知，该实验中动量守恒的表达式为2如向6.利用如图所示的方式验证碰撞中的动量守恒，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切，先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，测量出滑块在水平桌面滑行的距离SI(图甲);然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放小与B碰撞后结合为一个整体，测量出整体沿桌面滑动的距离级(图乙),圆弧轨道的半径为R,A和3完全相同，重力加速度为g.⑴滑块4运动到圆弧轨道最低点时的速度片(用R和g表示)；(2)滑块与桌面的动摩擦因数〃=(用R和为表示)；⑶若S