2018高考物理大一輪復(fù)習(xí)題組層級快練29第六單元動量守恒定律3實驗：驗證動量守恒定律

1、題組層級快練(二十九)實驗：驗證動量守恒定律實驗題1.用如圖所示的裝置驗證碰撞中的動量守恒定律時，必須注意的事項是( )A. A 到達最低點時，兩球的球心連線可以不水平B. A 到達最低點時，兩球的球心連線要水平C.多次測量減小誤差時，A 球必須從同一高度下落D.多次測量減小誤差時，A 球必須從不同高度下落答案 BC解析 要保證一維對心碰撞， 必須在碰撞時球心在同一高度；多次測量求平均值， 必須保證過程的重復(fù)性，A 球必須從同一高度下落.2某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器驗證碰撞中的動量守恒的實驗：在小車A的前端黏有橡皮泥，推動小車 A 使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B 相碰并黏合成一

2、體， 繼續(xù)做勻速運動，他設(shè)計的裝置如圖所示. 在小車 A 后連著紙帶，電磁打點計時器的電源頻率為 50 Hz，長木板下墊著小木片.則()A. 長木板墊著小木片是為了平衡摩擦，保證小車碰撞前后做勻速運動B.實驗過程中應(yīng)先接通電源，再讓小車A 運動C. 計算碰撞前后小車的速度時，在紙帶上任選對應(yīng)過程的一段即可D. 此碰撞中AB 兩小車這一系統(tǒng)的機械能守恒答案 AB解析 用小木片將長木板一端墊起的目的是平衡摩擦力.打點計時器的使用原則是先接通電源，再讓小車運動碰撞中兩小車這一系統(tǒng)的機械能不守恒.3.把兩個大小相同、質(zhì)量不等的金屬球用細線連接起來，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，置于摩擦可以忽略不計的水平桌

3、面上，如圖所示，現(xiàn)燒斷細線，觀察兩球的運動情況，進行必要的測量，探究物體間發(fā)生相互(小木片2作用時的不變量.測量過程中：(1) 還必須添加的器材有_.(2) 需直接測量的數(shù)據(jù)是 _.3(3)_ 需要驗算的表達式如何表示？ _ .答案(1)刻度尺、白紙、復(fù)寫紙、圖釘、細線、鉛錘、木板、天平(2) 兩物體的質(zhì)量 m、m,水平射程 xi、X2(3) mixi= mx2解析 本實驗是在“探究物體間發(fā)生相互作用時的不變量”時，為了確定物體速度的方法進行的遷移.兩球彈開后，分別以不同的速度離開桌面做平拋運動，兩球做平拋運動的時間相等， 均為 t=yj丁(h 為桌面離地的高度).根據(jù)平拋運動規(guī)律， 由兩球落

4、地點距拋出點的 水平距離 X= Vt ,知兩物體水平速度之比等于它們的射程之比.即 Vi: V2= Xi: X2；所以本實驗中只需測量 Xi、X2即可，測量 Xi、X2時需準(zhǔn)確記下兩球落地點位置，故需要刻度尺、白紙、XiX2復(fù)寫紙、圖釘、細線、鉛錘、木板等.若要探究mXi= mx2或者 mxi= mx?或者一=是否成m m4.用半徑相同的兩個小球 A、B 的碰撞驗證動量守恒定律，實驗裝置示意圖如圖所示，斜槽與水平槽圓滑連接. 實驗時先不放 B 球，使 A 球從斜槽上某一固定點 C 由靜止?jié)L下，落到位 于水平地面的記錄紙上留下痕跡. 再把 B 球靜置于水平槽前邊緣處， 讓 A 球仍從 C 處由靜

5、止 滾下，A 球和 B球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自的痕跡記錄紙上的0 點是重垂線所指的位置，若測得各落點痕跡到 0 點的距離：0M= 2.68 cm 0P= 8.62 cm, 0N= ii.50 cm,并知 A、B 兩球的質(zhì)量比為 2 ： i,則未放 B 球時 A 球落地點是記錄紙上的 _ 點，系統(tǒng)碰答案 P 2解析 M N 分別是碰后兩球的落地點的位置，P 是碰前 A 球的落地點的位置， 碰前系統(tǒng)的總動量可等效表示為 p= mA- OP碰后總動量可等效表示為 p = mA- OW mB ON則其百分誤差|p p | |mA - 0P*-( mA - OMF m? - ON | “立，還需

6、用天平測量兩球質(zhì)量m、m.撞前總動量 p 與碰撞后動量).4=TT= 2%.pmA- OP5.用如圖所示的裝置進行以下實驗：B A(ftn.時胡麗1we爭A.先測出滑塊 A、B 的質(zhì)量 M m及滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)，查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭B. 用細線將滑塊A B連接，使A B間的彈簧壓縮，滑塊 B 緊靠在桌邊C.剪斷細線，測出滑塊 B 做平拋運動落地點到重垂線的水平距離xi和滑塊A沿桌面滑行的 距離X2(1) 為探究碰撞中的不變量，寫出還需測量的物理量及表示它們的字母：_ .(2) 若 mv 為不變量，需驗證的關(guān)系式為 _.答案(1)桌面離水平地面的高度h(2)M 卩 gx2- mx 寸

7、2；= 0解析(1)要找出碰撞中的不變量，應(yīng)測出兩滑塊質(zhì)量及各自的速度，取向右方向為正，剪斷細線后，A 向右做勻減速運動，初速度 vA=2ax2= ,2 卩 gx2, B 向左做平拋運動，設(shè)桌 面高度為 h,貝Uh = gt2, xi= vBt，得 vB=-x/h.故要求出 vB,還應(yīng)測出 h.(2)若 mv 為不變量，碰前MA+mB= 0,碰后 MvA+mvB=0,故MA+mB= MvA+mvB,即 M?2 卩 gx2 mxy2h=0.6為了驗證動量守恒定律，某同學(xué)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

8、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(dāng)遠處裝一臺數(shù)碼頻閃照相機；5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.6(1)由圖分析可知，滑塊 A 與滑塊 B 碰撞發(fā)生的位置 _1占瑋1站I1J451陥！$67 |工 z4：Onl 2 3 45 6

9、7091011 1213M15LG171819 201在 P5、P6之間在 P6處在 F6、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 m 和 m2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禾口 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 _.答案(1)(2) m(s45+ 2S56 S34)= (mi+ m)(2S67+ S78 S89)解析(1)由圖可知 Si2= 3.00 cm, S23=

10、2.80 cm, S34= 2.60 cm, S45= 2.40 cm, S56= 2.20 cm,S67= 1.60 cm , S78= 1.40 cm , S89= 1.20 cm.根據(jù)勻變速直線運動的特點可知A、B 相撞的位置在 F6處.(2)為了探究AB 相撞前后動量是否守恒，就要得到碰撞前后的動量，所以要測量A B 兩個滑塊的質(zhì)量 m、m 和碰撞前后的速度.設(shè)照相機拍攝時間間隔為 T,則 P4處的速度為 V4=篤尹，P5處的速度為 V5=W6，因為 V5=也+產(chǎn)，所以 A、B 碰撞前 A 在 P6處的速度則有 mv6= (m1+ m)v 6,整理，得m(S45+2S56 S34)=(

11、m1+ m)(2s67+S78 S89).因此需要測量或讀取的物理量是.7.某同學(xué)利用兩個半徑相同的小球和斜槽探究碰撞中的不變量，主要步驟如下：1用天平測出兩小球的質(zhì)量m= 32.6 g , m= 20.9 g，記下斜槽末端在水平面上的投影O,調(diào)整斜槽末端呈水平.2不放置被碰小球 m,讓入射小球 m 從某位置由靜止釋放，記下m 的落點 P.為 V6=S45+ 2s56+ S342T同理可得碰撞后AB 在 Ffe處的速度為 v2S67+ S78 S892T.若動量守恒73把被碰小球 m 放置于斜槽末端，如圖所示，讓小球m 從同一位置由靜止釋放，記下小球m、m的落地位置 M N.4把被碰小球 mi

12、 的左面粘上一塊膠布，然后重復(fù)步驟.5測量各自的水平射程，記錄在下表中.OPOMON不粘膠布時56.0 cm12.5 cm67.8 cm粘膠布時56.0 cm20.4 cm55.3 cm關(guān)于碰撞中的不變量，該同學(xué)有如下猜想A. vi= Vi+ V2B. mivi= mvi+ mv2121, 2.1/ 2C. -mvi=mivi+ nmv22 2 2其中 vi指不放 m 時入射小球 m 做平拋運動時的初速度，vi、V2指放置被碰小球 m 后，m、mi做平拋運動的初速度.由實驗數(shù)據(jù)分析計算，判斷哪一種猜想正確.解析 小球做平拋運動的水平位移x= vt ;在本題中小球從同一位置即斜槽末端離開斜槽做平

13、拋運動，落點在同一水平面上， 故各球做平拋運動的時間相同，各小球離開斜槽末端時的速度可用水平位移來表示，即vi= vi+ V2等價于 0P= OW ON mvi= mvi+ mv2等價212i2 i2i2i2于 mOF= mOWmONJqmvi= mvi+ 2mV v2等價于 gm(OP) = m(OM) + mt(ON).(1)不粘膠布時， OF= 0.560 m , OW ON= 0.803 m粘膠布時，OF= 0.560 m , OMF ON= 0.757 m所以猜想 A 不正確.不粘膠布時， mOP= 0.018 3 kg mmOMF m2ON= 0.018 2 kg m粘膠布時，mOP= 0.018 3 kg mmOMF m2ON= 0.018 2 kg m以上兩種情