《高考备考指南 物理 》课件-实验七　验证动量守恒定律

实验七验证动量守恒定律(本栏目对应配套训练P58~59)知识巩固练习1.某同学用图甲所示装置验证动量守恒定律，主要实验步骤如下：①将斜槽固定在水平桌面上，调整末端切线水平；②将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，确定落地点的中心位置Q；⑤将小球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、B两小球落地点的中心位置P、R；⑥用刻度尺测量P、Q、R距O点的距离x1、x2、x3；⑦用天平分别测量小球A、B的质量m1、m2；⑧分析数据，验证等式m1x2＝m1x1＋m2x3是否成立，从而验证动量守恒定律.请回答下列问题：(1)步骤⑤与步骤④中定位卡的位置应_________________________________.

(2)步骤④与步骤⑤中重复多次的目的是_______________________________.

(3)为了使小球A与B碰撞后运动方向不变，A、B质量大小关系应为m1____________(填“>”“<”或“＝”)m2.

(4)如图乙是步骤⑥的示意图，则步骤④中小球落地点距O点的距离为m.

【答案】(1)保持不变(2)减少实验误差(3)>(4)0.3723(0.3722~0.3724)【解析】(1)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④中定位卡的位置应保持不变.(2)步骤④与步骤⑤中重复多次的目的是减小实验误差.(3)为了使小球A与B碰后运动方向不变，A、B质量大小关系为m1>m2.(4)由图示刻度尺可知，其分度值为1mm，步骤④中小球落点距O点的距离为OQ＝37.23cm＝0.3723m.2.如图甲所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是，可以通过仅测量(填字母)间接地解决这个问题.

A.小球开始释放的高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球平抛运动的水平射程甲乙(2)图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛水平射程OP.然后，把被碰小球m2静置于水平轨道末端，再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复.接下来要完成的必要步骤是(填选项前的字母).

A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量小球m1开始释放的高度hC.测量抛出点距地面的高度HD.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE.测量两小球相碰后平抛水平射程OM、(3)本实验中只要关系式____________成立，即说明两球碰撞过程中动量守恒(请在m1、m2、h、H、OP、OM、ON【答案】(1)C(2)ADE(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON【解析】(1)小球离开轨道后做平抛运动，由H＝12gt2知t＝2Hg，即小球的下落时间一定，则初速度v＝xt，可用平抛运动的水平射程来表示，A、B(2)若动量守恒，应有m1v1＋m2v2＝m1v0(v0是m1单独下落时离开轨道时的速度，v1、v2是两球碰后m1、m2离开轨道时的速度)，又v＝xt，则有m1OMt＋m2ONt＝m1OPt，即本实验要验证m1OM＋m2ON＝m1OP，因此要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程OM和ON，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，没有必要测量小球m1开始释放的高度(3)设落地时间为t，则v0＝OPt，v1＝OMt，v2＝而动量守恒的表达式是m1v0＝m1v1＋m2v2，若两球相碰前后的动量守恒，则m1·OP＝m1·OM＋m2·ON成立.3.为探究某新材料的部分特性，一学习小组设计了如下实验.在水平桌面上平放一直尺，紧靠刻度线的一侧放大小相同的实心铁球A(黑色)和新材料实心球B(白色)，让A球以某一速度向静止的B球运动，碰撞前后的频闪照片如图所示.已知频闪仪每隔0.02s闪光一次，A球的质量为7.8kg.(1)碰撞前A球的速度大小为m/s(结果保留2位有效数字).

(2)B球的质量为kg(结果保留2位有效数字).

【答案】(1)10(2)5.2【解析】(1)碰撞前A球做匀速直线运动，则速度为vA＝40cm0.04s＝10(2)同理，碰撞后A球的速度大小为vA'＝5m/s，碰撞后B球的速度大小为vB'＝7.5m/s，碰撞过程中满足动量守恒mAvA＝mAvA'＋mBvB'，联立可得B球的质量为5.2kg.综合提升练习4.小刘同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示.(1)将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至.

(2)用天平测得滑块a、b质量分别为ma、mb.(3)在滑块上安装配套的粘扣，并按图示方式放置两滑块.使滑块a获得向右的速度，滑块a通过光电门1后与静止的滑块b碰撞并粘在一起，一起通过光电门2的遮光条，通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，则上述物理量间如果满足关系式________________________，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒.

(4)本实验____________(填“需要”或“不需要”)测量遮光条的宽度.

【答案】(1)水平(3)mat1＝m【解析】(1)将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至水平.(3)根据动量守恒定律可知mav1＝(ma＋mb)v2，根据速度公式可知v1＝dt1，v2＝dt(4)由以上分析的结果mat5.某校同学利用图中所示装置验证动量守恒定律.图中，水平气垫导轨上装有光电门C和光电门D，滑块A、B放在导轨上，位置如图所示；滑块A的右侧装有弹性弹簧片，滑块B的左侧也装有弹性弹簧片，两滑块上方都固定有宽度相同的遮光片，光电门C、D分别连接着光电计时器(未完全画出)，可以记录遮光片通过光电门的时间.实验步骤如下.A.测量滑块A(含弹簧片)的质量mA、滑块B(含弹簧片)的质量mB.B.测量滑块A的遮光片的宽度d1、滑块B的遮光片的宽度d2.C.给滑块A一个向右的瞬时冲量，观察A的运动情况和A与B相碰后A、B各自的运动情况.D.记录下与光电门C相连的光电计时器记录的时间：第一次时间ΔtC1、第二次时间ΔtC2.E.记录下与光电门D相连的光电计时器记录的时间：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的动量变化量大小Δp＝kg·m/s.

(3)碰撞后B的速度大小v2＝1.96m/s.(4)碰撞前后B的动量变化量大小Δp'＝0.588kg·m/s.(5)本实验的相