物理新課堂學(xué)案選修35粵教版檢測實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動量守恒定律

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動量守恒定律1．圖1是“驗(yàn)證碰撞中的動量守恒”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置．讓質(zhì)量為m1的小球從斜面上某處自由滾下，與靜止在支柱上質(zhì)量為m2的小球發(fā)生對心碰撞，則圖1圖2(1)兩小球的質(zhì)量關(guān)系必須滿足________．A．m1＝m2 B．m1＞m2C．m1＜m2 D．沒有限制(2)實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是________．A．軌道末端的切線必須是水平的B．斜槽軌道必須是光滑的C．入射小球m1每次都必須從同一高度由靜止釋放D．入射小球m1和被碰小球m2的球心在碰撞的瞬間可以不在同一高度上(3)若采用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測量工具中必需的是________．A．直尺B．游標(biāo)卡尺C．天平D．彈簧秤E．秒表(4)在實(shí)驗(yàn)裝置中，若用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑如圖2，則讀數(shù)為_______cm.解析：(1)在“驗(yàn)證碰撞中的動量守恒”實(shí)驗(yàn)中，為防止被碰球碰后反彈，入射球的質(zhì)量必須(遠(yuǎn))大于被碰球的質(zhì)量，因此B正確，A、C、D錯誤．故選B.(2)要保證每次小球都做平拋運(yùn)動，則軌道的末端必須水平，故A正確；“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運(yùn)動，對斜槽是否光滑沒有要求，故B錯誤；要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；要保證碰撞后都做平拋運(yùn)動，兩球要發(fā)生正碰，碰撞的瞬間，入射球與被碰球的球心應(yīng)在同一水平高度，兩球心的連線應(yīng)與軌道末端的切線平行，因此兩球半徑應(yīng)該相同，故D錯誤．故選AC.(3)小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，它們拋出點(diǎn)的高度相同，在空中的運(yùn)動時間t相等，m1v1＝m1v1′＋m2v2′，兩邊同時乘以時間t，則有：m1v1t＝m1v1′t＋m2v2′t，m1OP＝m1OM＋m2(ON－2r)，則實(shí)驗(yàn)需要測出：小球的質(zhì)量、小球的水平位置、小球的半徑，故需要用到的儀器有：天平，直尺和游標(biāo)卡尺；故選，ABC.(4)游標(biāo)卡尺是20分度的卡尺，其精確度為0.05mm，則圖示讀數(shù)為：13mm＋11×0.05mm＝13.55mm答案：(1)B(2)AC(3)ABC(4)1.3552．氣墊導(dǎo)軌是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成“氣墊”，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動可視為沒有摩擦．現(xiàn)用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗(yàn)證動量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，有以下實(shí)驗(yàn)步驟：a．松開手的同時，記錄滑塊A、B運(yùn)動時間的計(jì)時器開始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時計(jì)時器結(jié)束計(jì)時，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動時間t1和t2.b．在A、B間水平放入一個輕彈簧，用手壓住A、B使彈簧壓縮，放置在氣墊導(dǎo)軌上，并讓它靜止在某個位置．c．給導(dǎo)軌送氣，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平．d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1；B的右端至D板的距離L2.(1)實(shí)驗(yàn)步驟的順序是________________．(2)實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量是________________________．(3)利用上述測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動量守恒定律的表達(dá)式是______________________．解析：(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，正確的實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)先安裝調(diào)節(jié)儀器，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，故應(yīng)為cbda；(2、3)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)A、B運(yùn)行的距離和時間可以求出分開時的速度，根據(jù)動量守恒定律，得mAvA＝mBvB，又vA＝eq\f(L1,t1)、vB＝eq\f(L2,t2)，則mAeq\f(L1,t1)＝mBeq\f(L2,t2).知還需要測量A、B的質(zhì)量mA、mB，所需的器材是天平．答案：(1)cbda(2)A、B的質(zhì)量mA、mB(3)mAeq\f(L1,t1)＝mBeq\f(L2,t2)3．某同學(xué)用如圖(a)所示的裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞中的守恒量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實(shí)驗(yàn)時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次，圖(a)中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，B球落點(diǎn)痕跡如圖(b)，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊圖(a)圖(b)(1)除了圖中器材外，實(shí)驗(yàn)室還備有下列器材，完成本實(shí)驗(yàn)還需要用到的器材有________(填選項(xiàng)號)．A．秒表B．天平C．毫米刻度尺D．打點(diǎn)計(jì)時器(及電源和紙帶)E．圓規(guī)F．彈簧測力計(jì)G．游標(biāo)卡尺(2)從圖(b)可以測出碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為__________cm.(3)在以下選項(xiàng)中，______________是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量(填選項(xiàng)號)A．水平槽上未放B球時，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B．A球與B球碰撞后，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C．測量A球或B球的直徑D．測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E．測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度解析：(1)利用天平測量小球質(zhì)量，利用刻度尺測量落點(diǎn)距離，利用圓規(guī)找到圓心．(2)距離為O點(diǎn)到落點(diǎn)圓心間的距離．(3)ABD答案：(1)BCE(2)64.7(填64.2cm～65.2cm之間均可)(3)ABD4．用圖示實(shí)驗(yàn)裝置探究“碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)，除了圖示裝置中的實(shí)驗(yàn)儀器外，下列儀器中還需要的是()A．秒表 B．天平C．刻度尺 D．直流電源E．交流電源若實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶如圖所示，已知A、B車的質(zhì)量分別為mA、mB，則該實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式是______________________．(用圖中物理量和已給出的已知量表示)解析：該實(shí)驗(yàn)需要測量小車的質(zhì)量，故需要天平；需要測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距，故需要刻度尺；打點(diǎn)計(jì)時器有計(jì)時功能，無需秒表；而打點(diǎn)計(jì)時器工作電源是交流電源，無需直流電源，故選BCE；小車A碰前做勻速運(yùn)動，打在紙帶上的點(diǎn)間距是均勻的，故求碰前小車A的速度應(yīng)選BC段，碰后兩車一起做勻速運(yùn)動，打出的點(diǎn)也是間距均勻的，故選DE段來計(jì)算碰后速度，在誤差允許的范圍內(nèi)，需要驗(yàn)證的表達(dá)式是mAvA＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))vAB，即mAxBC＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))xDE.答案：BCEmAxBC＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))xDE5．如圖甲所示，在“驗(yàn)證碰撞中的動量守恒”的實(shí)驗(yàn)中，讓質(zhì)量為m1的小球從斜槽軌道上某處自由滾下，與靜止在軌道末端的質(zhì)量為m2的小球發(fā)生對心碰撞，圖甲圖乙(1)下列操作正確的是()A．斜槽軌道必須是光滑的B．軌道末端必須水平C．入射小球m1每次必須從同一高度由靜止釋放D．實(shí)驗(yàn)中必須測量桌面離地面的高度(2)實(shí)驗(yàn)中，入射小球m1＝15g，原來靜止的被碰小球m2＝10g，由實(shí)驗(yàn)測得它們在碰撞前后的xt圖象如圖乙所示，由圖可知，入射小球碰撞前的動量是____________kg·m/s，入射小球碰撞后的動量是________kg·m/s,被碰小球碰撞后的動量是__________kg·m/s，由此得出結(jié)論：碰撞中____________的矢量和是守恒的量.解析：(1)此實(shí)驗(yàn)中斜槽軌道不一定必須是光滑的．只要到達(dá)底端的速度相等即可，選項(xiàng)A錯誤；軌道末端必須水平，以保證兩球做平拋運(yùn)動，選項(xiàng)B正確；入射小球m1每次必須從同一高度由靜止釋放，以保證到達(dá)底端的速度相同，選項(xiàng)C正確；實(shí)驗(yàn)中用平拋的水平射程代替水平速度，故沒必要測量桌面離地面的高度，選項(xiàng)D錯誤；故選BC.(2)由圖象可知，碰前入射小球的速度：v1＝eq\f(s1,t1)＝eq\f(20m,0.2s)＝100m/s，碰后入射球的速度：v1′＝eq\f(s1′,t1′)＝eq\f(30－20,0.2)m/s＝50m/s被碰球碰后的速度：v′2＝eq\f(s2′,t2)＝eq\f(35－20,0.2)m/s＝75m/s，