实验八验证动量守恒定律

实验八验证动量守恒定律1.(2024·湖北黄石高三期末)用如图1甲所示的装置，来验证碰撞过程中的动量守恒。图中PQ是斜槽，QR为水平槽，O点为水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，A、B两球的质量之比mA∶mB＝3∶1。先使A球从斜槽上固定位置G由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次，得到10个落点。再把B球放在水平槽上的末端R处，让A球仍从位置G由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次。A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图乙所示，其中米尺的零点与O点对齐。图1(1)碰撞后A球的水平射程应取________cm；(2)本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度。下面的实验条件中，不能使小球飞行的水平距离表示为水平速度的是________；A.使A、B两小球的质量之比改变为5∶1B.升高固定点G的位置C.使A、B两小球的直径之比改变为1∶3D.升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度(3)利用此次实验中测得的数据，在误差允许的范围内满足表达式________________，则说明碰撞过程动量守恒。2.实验小组采用如图2所示的装置进行了弹性碰撞的实验验证。图2(1)在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板紧贴槽口竖直放置，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；(2)将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上留下痕迹；(3)把半径相同的小球B(质量小于小球A)静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点C由静止释放，与小球B相碰后，两球撞在木板上留下痕迹；(4)M、P、N三点为球撞到木板上留下的痕迹，用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为y1、y2、y3。已知放小球B之前，小球A落在图中的P点，则小球A和B发生碰撞后，球A的落点是图中的______点，球B的落点是图中的________点。若两球发生的是弹性碰撞，应满足的表达式为________________。3.(2024·北京海淀区模拟)某研究性学习小组的同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，在金属管两端各放置一个长度相同木板，在长木板上放有白纸和复写纸，可以记录小球在木板上落点的位置，如图3所示。解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射。现要探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，已知重力加速度为g，并按下述步骤进行实验：图3①用天平测出两球质量分别为m1、m2；②解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在木板上的落点M、N；③两球落地点M、N到木板上端的距离L1、L2。根据研究性学习小组同学的实验，回答下列问题：(1)用测得的物理量来表示，如果满足关系式____________________，则说明弹射过程中系统动量守恒。(2)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有____________，根据测量结果，可得弹性势能的表达式为____________________。4.如图4所示，某学习小组用三枚相同的硬币来验证动量守恒定律。将两枚硬币叠放粘连，记为A，另一枚硬币记为B，在水平桌面左端固定一弹射装置，PQ为中轴线，OO′与轴线垂直作为参考线。实验步骤如下：图4①如图甲，将A从P沿PQ弹射，A停止后，测出其右端到OO′的距离s1；②如图乙，将B静置于轴线上，并使其左端与OO′相切；③如图丙，将A压缩弹簧至同甲位置，射出后在OO′处与B正碰，A、B停止后，测出A右端和B左端到OO′的距离s2、s3。请回答以下问题：(1)两次从同一位置弹射A，目的是确保A到达OO′线时具有相同的________。(2)碰撞前瞬间A的速度大小与____________成正比。A.s1 B.s2C.eq\r(s1) D.eq\r(s2)(3)多次实验，若测量数据均近似满足关系式________(用题中给定符号表示)，则说明硬币碰撞过程中动量守恒。5.(2022·全国甲卷，23)利用如图5的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：图5(1)调节导轨水平；(2)测得两滑块的质量分别为0.510kg和0.304kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为________kg的滑块作为A；(3)调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等；(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2；(5)将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤(4)。多次测量的结果如下表所示；12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.46k＝eq\f(v1,v2)0.31k20.330.330.33(6)表中的k2＝________(保留2位有效数字)；(7)eq\f(v1,v2)的平均值为________(保留2位有效数字)；(8)理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由eq\f(v1,v2)判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则eq\f(