三第一章　第二節(jié)　第2課時(shí)　動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證

第一章動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律第三節(jié)動(dòng)量守恒定律第2課時(shí)動(dòng)量守恒定律的驗(yàn)證課后篇鞏固提升必備知識(shí)基礎(chǔ)練L某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：甲◎各斜槽固定在水平桌面上，調(diào)整末端切線水平；②W白紙固定在水平地面上，白紙上面放上復(fù)寫紙；③用重垂線確定斜槽末端在水平地面上的投影點(diǎn)o；④讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄小球的落地點(diǎn)，重復(fù)多次,確定落點(diǎn)的中心位置Q;宓痔小球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(diǎn)，重復(fù)多次，確定A、8兩小球落點(diǎn)的中心位置P、R;@用刻度尺測(cè)量尸、Q、R距。點(diǎn)的距離51、S2、S3；⑦用天平測(cè)量小球A、8質(zhì)量m1、m2；析數(shù)據(jù)，驗(yàn)證等式m\S2=m]S\+m2S3是否成立，從而驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.請(qǐng)回答下列問(wèn)題：⑴步驟⑤與步驟(4^定位卡的位置應(yīng)；⑵圖乙是步驟磯勺示意圖.該同學(xué)為完成步驟⑧設(shè)計(jì)了下列表格，并進(jìn)行了部分填寫，請(qǐng)將其補(bǔ)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)保持不變⑵26.50913.05解畫⑴為使入射球到達(dá)斜槽末端時(shí)的速度相等，應(yīng)從同一位置由靜止釋放入射球，即步驟⑤與步驟@中定位卡的位置應(yīng)保持不變.(2)由圖乙所示刻度尺可知，其分度值為1mm,則si=26.50cm,由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知加si+加2s3=17.0x26.50g-cm+5.8x79.75g-cni-913.05g-cm.2.如圖甲所示，在做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之運(yùn)動(dòng)，與原來(lái)靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體后，繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),在小車A后連著紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,長(zhǎng)木板右端下面墊放小木片以平衡摩擦力.⑴獲得的紙帶如圖乙所示，測(cè)出的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距已標(biāo)在圖上.A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度(均選填"A夕”O(jiān)CZT或(2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量mA=0.30kg,小車B的質(zhì)量為=0.20kg,由以上測(cè)量結(jié)果可得碰前系統(tǒng)總動(dòng)量為kg?m/s,碰后系統(tǒng)總動(dòng)量為kg-m/s.⑶實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在誤差允許的范圍內(nèi)，小車A、B組成的系統(tǒng)碰撞前后總動(dòng)量(選填“守恒”或“不守恒，)固闌(1)BCDE(2)1.0351.03⑶守恒解析|⑴車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，故小車有個(gè)加速過(guò)程，在碰撞前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同，故段為勻速運(yùn)動(dòng)的階段，故選8C段計(jì)算碰前的速度.碰撞過(guò)程是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，而A和B碰后共同運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)相同的位移，故應(yīng)選DE段來(lái)計(jì)算碰后的共同速度.(2)系統(tǒng)的動(dòng)量即碰前A的動(dòng)量0=%血=0.30><：3：：；kg-m/s=l.035kg-m/s□xu.uz碰后的總動(dòng)量pi-QnAv2=0.50kg-m/s=1.03kg-m/s.□xu.uz(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，小車4、B組成的系統(tǒng)碰撞前后總動(dòng)量守恒..(2021四川成都外國(guó)語(yǔ)學(xué)校月考)如圖所示為驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，氣墊導(dǎo)軌置于水平桌面上,Gi和G2為兩個(gè)光電門工、8均為彈性滑塊，質(zhì)量分別為〃以、加&且兩大于根&兩遮光片的寬度均為％實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：①i周節(jié)氣墊導(dǎo)軌成水平狀態(tài)；②輕推滑塊A測(cè)得A通過(guò)光電門Gi的遮光時(shí)間為人；③4與5相碰后f和A先后經(jīng)過(guò)光電門G2的遮光時(shí)間分別為介和t3.回答下列問(wèn)題：⑴實(shí)驗(yàn)中選擇mA大于mB的目的是.⑵利用所測(cè)物理量的符號(hào)表示動(dòng)量守恒定律成立的式子為.答亮|⑴保證碰撞中滑塊A不反彈(2)》=}+詈H「3以解麗(1)4的質(zhì)量大于3的質(zhì)量是為了A、3碰撞時(shí)A不反彈.(2)碰撞前的總動(dòng)量為p\=mAV\=mA-碰撞后的總動(dòng)量為,ddpi-m^v\+mBV2-mJr-+mir-￡3亡2則動(dòng)量守恒的表達(dá)式為兩幺土期@+加晨和叱=膽+整G「3亡2G亡3亡2關(guān)鍵能力提升練

.(2021浙江期末)如圖所示為“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中選取兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的小球，按下面步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：。用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為如和m2；雋裝實(shí)驗(yàn)裝置,將斜槽A5固定在桌邊,使槽的末端切線水平，再將一斜面5c連接在斜槽末端；劭￡不放小球加2,讓小球mi從斜槽頂端h處由靜止釋放，標(biāo)記小球在斜面上的落點(diǎn)位置P;少1各小球〃22放在斜槽末端B處，仍讓小球mi從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，分別標(biāo)記小球如、加2在斜面上的落點(diǎn)位置；⑤用毫米刻度尺測(cè)出各落點(diǎn)位置到斜槽末端3的距離.圖中M、尸、N點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記下的小球在斜面上的三個(gè)落點(diǎn)位置，從A/、P、N到3點(diǎn)的距離分別為SM、Sp、SN.依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)回答下面問(wèn)題：(1)BC斜面的傾角(選填“需要”或“不需要”)測(cè)出；⑵用實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)表示，只要滿足關(guān)系式，就能說(shuō)明兩球碰撞前后動(dòng)量是守恒的；⑶某同學(xué)想用上述數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證碰撞前后機(jī)械能是否守恒，寫出需要驗(yàn)證的關(guān)系式:.唐朝(1)不需要(2)m1-mi，麗+加2，麗(3)〃21sp=相15加+根2$N解近⑴見＞加2,兩球碰撞后,7722的速度比m\自由滾下時(shí)的速度大，如的速度減小，因此m\落到M點(diǎn)、，而1“2落到N點(diǎn).設(shè)斜面傾角為。，物體落到斜面上距離拋出點(diǎn)s時(shí),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有ssin3=-gt2,scos乙a=vt.整理得心sgcos整理得心sgcos20

2s\n0碰撞過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒m\v（）=m\V\+m2V2小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，由⑦式結(jié)論可得小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，由⑦式結(jié)論可得vo=小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，由⑦式結(jié)論可得vo=spgcos2小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，由⑦式結(jié)論可得vo=spgcos20WIL產(chǎn)~O?n-，以=

2sinJs^gcos202sin0代入②式整理得〃21?7=如7^+〃227^7,則不需要測(cè)量斜面的傾角e.⑵由⑴的分析可知,只要滿足關(guān)系式如?7=如西7+加27^7,就能說(shuō)明兩球碰撞前后動(dòng)量是守恒的.111(3)若機(jī)械能守恒，則滿足5如%2=-7711^2+-m2V22,乙乙乙將速度表達(dá)式代入可得m\Sp=m\SM+m2SN-5.(2021山東月考)某實(shí)驗(yàn)小組做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示,彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),0點(diǎn)下方桌子的邊緣有一豎直立柱.實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)懸點(diǎn),使小球I與放置在光滑支撐桿上的直徑相同的小球2發(fā)生對(duì)心碰撞，碰后小球1繼續(xù)向左擺動(dòng)到B點(diǎn)，小球2做平拋運(yùn)動(dòng)落到c點(diǎn).又測(cè)得A點(diǎn)離水平桌面的距離為。石點(diǎn)離水平桌面的距離為"立柱離水平桌面的距離為〃，已知彈性小球1的質(zhì)量m\.⑴為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)量的物理量有、、.(說(shuō)明表示相應(yīng)物理量的字母)⑵根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為(忽略小球的大小).餐嵬⑴彈性球2的質(zhì)量加2C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離C桌面離水平地面的高度”(2)2mIVa-h-2m\7b-h+m2^==解析(1)小球1下擺過(guò)程中機(jī)械能守恒，則有相吆(。-/2)=5如%2,解得u()=j2g(a-h),碰后小球1繼續(xù)向左擺動(dòng)，機(jī)械能守恒，則有用igS-/z)=/g2,解得ui=J2g(b-/i),碰撞后球2做平拋運(yùn)動(dòng)，則有°=也/,”+力=會(huì)於，解得也二c卜雄而，碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向左為正方向，由動(dòng)量守恒定律得“"0=〃21也+切2V2,代入求得的三個(gè)速度，則有j2g(Q-h)=〃21，2g(b-/l)+〃22c(2("+九)，整理得2如如〒，故還需要測(cè)量的物理量有彈性球2的質(zhì)量〃22,。點(diǎn)與桌子邊沿間的水平VH+/1距離G桌面離水平地面的高度H.(2)由以上分析可知，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為2如向6.利用如圖所示的方式驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒，豎直平面內(nèi)的四分之一光滑圓弧軌道下端與水平桌面相切，先將小滑塊A從圓弧軌道的最高點(diǎn)無(wú)初速度釋放，測(cè)量出滑塊在水平桌面滑行的距離SI(圖甲);然后將小滑塊B放在圓弧軌道的最低點(diǎn)，再將A從圓弧軌道的最高點(diǎn)無(wú)初速度釋放小與B碰撞后結(jié)合為一個(gè)整體，測(cè)量出整體沿桌面滑動(dòng)的距離級(jí)(圖乙),圓弧軌道的半徑為R,A和3完全相同，重力加速度為g.⑴滑塊4運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度片(用R和g表示)；(2)滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=(用R和為表示)；⑶若S