2024高考物理一輪復(fù)習第33講驗證動量守恒定律(講義)(學(xué)生版+解析)

第33講驗證動量守恒定律目錄復(fù)習目標網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點一教材原型實驗【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點實驗?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項、誤差分析【提升·必考題型歸納】考向1實驗原理與操作考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點二創(chuàng)新實驗方案【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點實驗方案的改進【提升·必考題型歸納】考向1實驗原理的改進考向2實驗器材的創(chuàng)新考向3實驗思路的創(chuàng)新真題感悟理解和掌握驗證動量守恒定律實驗原理，并會做出必要的誤差分析。2、能夠在原型實驗基礎(chǔ)上，通過對實驗的改進或者創(chuàng)新，做出同類探究?？键c要求考題統(tǒng)計考情分析驗證動量守恒定律2023年遼寧卷第11題2022年天津卷第9題2022年1月浙江卷第18題各地高考對驗證動量守恒定律這個實驗的考查近幾年頻度不是太高，考查多在原型實驗的所用原理的基礎(chǔ)之上，通過創(chuàng)新實驗的方式予以考查?？键c一教材原型實驗知識點實驗?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項、誤差分析1．實驗?zāi)康?1)掌握動量守恒的條件。(2)驗證碰撞中的動量守恒。2．實驗思路(1)物理量的測量確定研究對象，明確所需測量的物理量和實驗器材，測量物體的質(zhì)量和兩個物體發(fā)生碰撞前后各自的速度。(2)數(shù)據(jù)分析選定實驗方案，設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表格，測出并記錄物體的質(zhì)量和發(fā)生碰撞前后各自的速度，計算碰撞前后的總動量，代入公式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′進行驗證。(3)實驗方案方案一：用氣墊導(dǎo)軌完成兩個滑塊的一維碰撞。實驗裝置如圖所示。①質(zhì)量的測量：用天平測量質(zhì)量。②速度的測量：利用公式v＝eq\f(Δx,Δt)計算，式中Δx為擋光片的寬度，Δt為計時器顯示的擋光片經(jīng)過光電門所對應(yīng)的時間。③利用在滑塊上增加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量。④實驗方法a．用細線將彈簧片壓縮，放置于兩個滑塊之間，并使它們靜止，然后燒斷細線，彈簧片彈開后落下，兩個滑塊隨即向相反方向運動(如圖甲所示)。b．在兩滑塊相碰的端面上裝上彈性碰撞架(如圖乙所示)，可以得到能量損失很小的碰撞。c．在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，兩個滑塊連成一體運動(如圖丙所示)，這樣可以得到能量損失很大的碰撞。⑤器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、滑塊(帶擋光片)兩個、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥、天平。方案二：利用斜槽實現(xiàn)兩小球的一維碰撞。如圖甲所示，讓一個質(zhì)量較大的小球從斜槽上滾下來，與放在斜槽末端的另一質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞，之后兩小球都做平拋運動。①質(zhì)量的測量：用天平測量質(zhì)量。②速度的測量：由于兩小球下落的高度相同，所以它們的飛行時間相等。如果用小球的飛行時間作時間單位，那么小球飛出的水平距離在數(shù)值上就等于它的水平速度。因此，只需測出兩小球的質(zhì)量m1、m2和不放被碰小球時入射小球在空中飛出的水平距離s1，以及碰撞后入射小球與被碰小球在空中飛出的水平距離s1′和s2′。若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)m1s1與m1s1′＋m2s2′相等，就驗證了兩個小球碰撞前后的不變量。③讓小球從斜槽的不同高度處開始滾動，進行多次實驗。④器材：斜槽、兩個大小相等而質(zhì)量不等的小球、鉛垂線、白紙、復(fù)寫紙、刻度尺、天平、圓規(guī)。3．實驗步驟不論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測量相關(guān)碰撞物體的質(zhì)量m1、m2，填入預(yù)先設(shè)計好的表格中。(2)安裝實驗裝置。(3)使物體發(fā)生碰撞。(4)測量或讀出碰撞前后相關(guān)的物理量，計算對應(yīng)的速度，填入預(yù)先設(shè)計好的表格中。(5)改變碰撞條件，重復(fù)步驟(3)(4)。(6)進行數(shù)據(jù)處理，通過分析比較，驗證動量守恒定律。(7)整理器材，結(jié)束實驗。4．數(shù)據(jù)處理為了驗證動量守恒定律，將實驗中測得的物理量填入如下表格。碰撞前碰撞后質(zhì)量m1m2m1m2速度v1v2v1′v2′mvm1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′(1)方法：將表格中的m1、m2、v1、v2、v1′和v2′等數(shù)據(jù)代入m1v1＋m2v2和m1v1′＋m2v2′進行驗證。(2)結(jié)論：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′即可驗證動量守恒定律。5．誤差分析(1)系統(tǒng)誤差①碰撞是否為一維碰撞，是產(chǎn)生誤差的一個原因，設(shè)計實驗方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞。②碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影響是帶來誤差的又一個原因，實驗中要合理控制實驗條件，避免除碰撞時相互作用力外的其他力影響物體速度。(2)偶然誤差：測量和讀數(shù)的準確性帶來的誤差，實驗中應(yīng)規(guī)范測量和讀數(shù)，同時增加測量次數(shù)，取平均值，盡量減少偶然誤差的影響。6．注意事項(1)保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動。(2)若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時注意應(yīng)利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。(3)利用平拋運動進行實驗，斜槽末端必須水平，且小球每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下；入射小球質(zhì)量要大于被碰小球質(zhì)量?？枷?實驗原理與操作1．某同學(xué)用如圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找不變量，圖中CQ是斜槽，QR為水平槽，二者平滑相接，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面上的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡。然后把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痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點，P為未放被碰球B時A球的平均落點，M為與B球碰后A球的平均落點，N為被碰球B的平均落點。若B球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零點與O點對齊。

（1）入射球A的質(zhì)量和被碰球B的質(zhì)量的關(guān)系是_________（選填“>”“<”或“=”）；（2）碰撞后B球的水平射程約為________cm；（3）下列選項中，屬于本次實驗必須測量的的物理量是________（填選項前的字母）。A．水平槽上未放B球時，測量A球平均落點位置到O點的距離B．A球與B球碰撞后，測量A球平均落點位置到O點的距離C．測量A球或B球的直徑DD．測量A球和B球的質(zhì)量、E．測量G點相對于水平槽面的高度H（4）若為不變量，則需驗證的關(guān)系式為_______________。（用題中給出的字母表示）考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析2．如圖是驗證動量守恒定律實驗裝置，某同學(xué)要用該裝置探究大小相同的鋼球與木球在碰撞過程中的能量損失情況，圖中O點為鉛錘在長條紙上的豎直投影點，請回答下列問題：（1）實驗前應(yīng)調(diào)整斜槽，使斜槽末端______；（2）實驗過程中，將鋼球作為入射小球，先不放被碰小球，從斜槽上某一位置由靜止釋放入射小球，測得O點與入射小球在地面上落點的距離為；然后將被碰小球置于斜槽末端，讓入射小球從斜槽上同一位置由靜止釋放，測得O點與入射小球和被碰小球在地面上落點的距離分別為x1、x2；測得斜槽末端距離地面高度為h，測得入射小球和被碰小球的質(zhì)量分別為、，查知當?shù)刂亓铀俣葹間。則鋼球與木球碰撞過程中損失的機械能______（用題中所給物理量表示）；（3）該同學(xué)查閱資料得知，恢復(fù)系數(shù)e能更好地表征碰撞過程中能量的損失情況，恢復(fù)系數(shù)e等于碰撞后兩物體相對速度與碰撞前兩物體相對速度大小之比，根據(jù)（2）中測量結(jié)果，鋼球與木球碰撞過程的恢復(fù)系數(shù)______；（4）某次實驗中，用木球作為入射小球，仍用該裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)木球被反彈，則測得的恢復(fù)系數(shù)e會______（選填“偏大”“偏小”或“不變”）?？键c二創(chuàng)新實驗方案知識點1實驗器材的改進知識點2實驗方案的改進考向1實驗原理的改進1．某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗證“碰撞過程中的動量守恒”。水平桌面上固定兩個釘子，用兩根長度均為l的細線拴住兩個大小相同、質(zhì)量分別為和小球1和2，細線與釘子的拴接處分別安裝了拉力傳感器，可實時顯示細線中的拉力大小。初始時，兩小球靠在一起，兩細線剛好平行，小球的直徑遠小于細線的長度?，F(xiàn)將小球涂上潤滑油，實驗步驟如下：（1）將小球1沿著圓弧拉到某點A處，并在A處給小球1一個沿切線方向的初速度，并記錄拉力傳感器1的示數(shù)。（2）小球1與小球2在初始點發(fā)生碰撞，碰后小球1彈回，記錄碰后兩小球運動過程中傳感器1和2的示數(shù)分別為、。（3）對實驗數(shù)據(jù)進行相關(guān)計算和分析：與小球2碰前，小球1的速度大小可表示為______；物理量、、、、滿足等量關(guān)系______時，即可驗證碰撞瞬間，兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒；若該碰撞為彈性碰撞，、、還應(yīng)滿足的等量關(guān)系為______?？枷?實驗器材的創(chuàng)新2．小李同學(xué)利用圖示的彈簧發(fā)射裝置進行“驗證動量守恒定律”的實驗，操作步驟如下：①在水平桌面上的適當位置固定好彈簧發(fā)射器，使其出口處切線與水平桌面相平且彈簧原長時與管口平齊；②在一塊平直長木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，將該木板豎直并貼緊桌面右側(cè)邊緣。將小球a向左壓縮彈簧并使其由靜止釋放，a球碰到木板，在白紙上留下壓痕P；③將木板向右水平平移適當距離x2，再將小球a向左壓縮彈簧到某一固定位置并由靜止釋放，撞到木板上，在白紙上留下壓痕P2；（1）關(guān)于實驗過程中的注意事項，下列說法正確的是_______。A．要使小球A和小球B發(fā)生對心碰撞B．小球A的質(zhì)量要大于小球B的質(zhì)量C．應(yīng)使小球A由靜止釋放（2）某次測量實驗中，該同學(xué)測量數(shù)據(jù)如下：d=0.5cm，L=0.5cm，?=0.45cm，x=0.30cm，t1=0.0025s，t2=0.0050s，重力加速度g取10m/s2，若小球A（包含遮光條）與小球B的質(zhì)量之比為mA：mB=_______，則動量守恒定律得到驗證，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得知小球A和小球B發(fā)生的碰撞是________碰撞（“彈性”或“非彈性”）。（2023年遼寧卷高考真題）某同學(xué)為了驗證對心碰撞過程中的動量守恒定律，設(shè)計了如下實驗：用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段。選擇相同材質(zhì)的一元硬幣和一角硬幣進行實驗。

測量硬幣的質(zhì)量，得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為和()。將硬幣甲放置在斜面一某一位置，標記此位置為B。由靜止釋放甲，當甲停在水平面上某處時，測量甲從O點到停止處的滑行距離OP。將硬幣乙放置在O處，左側(cè)與O點重合，將甲放置于B點由靜止釋放。當兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測量甲乙從O點到停止處的滑行距離OM和ON。保持釋放位置不變，重復(fù)實驗若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為、、。（1）在本實驗中，甲選用的是____（填“一元”或“一角”）硬幣；（2）碰撞前，甲到O點時速度的大小可表示為_____（設(shè)硬幣與紙板間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g）；（3）若甲、乙碰撞過程中動量守恒，則_____（用和表示），然后通過測得的具體數(shù)據(jù)驗證硬幣對心碰撞過程中動量是否守恒；（4）由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計算得到碰撞前后甲動量變化量大小與乙動量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因____。

第33講驗證動量守恒定律目錄復(fù)習目標網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點一教材原型實驗【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點實驗?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項、誤差分析【提升·必考題型歸納】考向1實驗原理與操作考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點二創(chuàng)新實驗方案【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點實驗方案的改進【提升·必考題型歸納】考向1實驗原理的改進考向2實驗器材的創(chuàng)新考向3實驗思路的創(chuàng)新真題感悟理解和掌握驗證動量守恒定律實驗原理，并會做出必要的誤差分析。2、能夠在原型實驗基礎(chǔ)上，通過對實驗的改進或者創(chuàng)新，做出同類探究?？键c要求考題統(tǒng)計考情分析驗證動量守恒定律2023年遼寧卷第11題2022年天津卷第9題2022年1月浙江卷第18題各地高考對驗證動量守恒定律這個實驗的考查近幾年頻度不是太高，考查多在原型實驗的所用原理的基礎(chǔ)之上，通過創(chuàng)新實驗的方式予以考查?？键c一教材原型實驗知識點實驗?zāi)康?、器材、原理、步驟、注意事項、誤差分析1．實驗?zāi)康?1)掌握動量守恒的條件。(2)驗證碰撞中的動量守恒。2．實驗思路(1)物理量的測量確定研究對象，明確所需測量的物理量和實驗器材，測量物體的質(zhì)量和兩個物體發(fā)生碰撞前后各自的速度。(2)數(shù)據(jù)分析選定實驗方案，設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表格，測出并記錄物體的質(zhì)量和發(fā)生碰撞前后各自的速度，計算碰撞前后的總動量，代入公式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′進行驗證。(3)實驗方案方案一：用氣墊導(dǎo)軌完成兩個滑塊的一維碰撞。實驗裝置如圖所示。①質(zhì)量的測量：用天平測量質(zhì)量。②速度的測量：利用公式v＝eq\f(Δx,Δt)計算，式中Δx為擋光片的寬度，Δt為計時器顯示的擋光片經(jīng)過光電門所對應(yīng)的時間。③利用在滑塊上增加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量。④實驗方法a．用細線將彈簧片壓縮，放置于兩個滑塊之間，并使它們靜止，然后燒斷細線，彈簧片彈開后落下，兩個滑塊隨即向相反方向運動(如圖甲所示)。b．在兩滑塊相碰的端面上裝上彈性碰撞架(如圖乙所示)，可以得到能量損失很小的碰撞。c．在兩個滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，兩個滑塊連成一體運動(如圖丙所示)，這樣可以得到能量損失很大的碰撞。⑤器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、滑塊(帶擋光片)兩個、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥、天平。方案二：利用斜槽實現(xiàn)兩小球的一維碰撞。如圖甲所示，讓一個質(zhì)量較大的小球從斜槽上滾下來，與放在斜槽末端的另一質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞，之后兩小球都做平拋運動。①質(zhì)量的測量：用天平測量質(zhì)量。②速度的測量：由于兩小球下落的高度相同，所以它們的飛行時間相等。如果用小球的飛行時間作時間單位，那么小球飛出的水平距離在數(shù)值上就等于它的水平速度。因此，只需測出兩小球的質(zhì)量m1、m2和不放被碰小球時入射小球在空中飛出的水平距離s1，以及碰撞后入射小球與被碰小球在空中飛出的水平距離s1′和s2′。若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)m1s1與m1s1′＋m2s2′相等，就驗證了兩個小球碰撞前后的不變量。③讓小球從斜槽的不同高度處開始滾動，進行多次實驗。④器材：斜槽、兩個大小相等而質(zhì)量不等的小球、鉛垂線、白紙、復(fù)寫紙、刻度尺、天平、圓規(guī)。3．實驗步驟不論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測量相關(guān)碰撞物體的質(zhì)量m1、m2，填入預(yù)先設(shè)計好的表格中。(2)安裝實驗裝置。(3)使物體發(fā)生碰撞。(4)測量或讀出碰撞前后相關(guān)的物理量，計算對應(yīng)的速度，填入預(yù)先設(shè)計好的表格中。(5)改變碰撞條件，重復(fù)步驟(3)(4)。(6)進行數(shù)據(jù)處理，通過分析比較，驗證動量守恒定律。(7)整理器材，結(jié)束實驗。4．數(shù)據(jù)處理為了驗證動量守恒定律，將實驗中測得的物理量填入如下表格。碰撞前碰撞后質(zhì)量m1m2m1m2速度v1v2v1′v2′mvm1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′(1)方法：將表格中的m1、m2、v1、v2、v1′和v2′等數(shù)據(jù)代入m1v1＋m2v2和m1v1′＋m2v2′進行驗證。(2)結(jié)論：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′即可驗證動量守恒定律。5．誤差分析(1)系統(tǒng)誤差①碰撞是否為一維碰撞，是產(chǎn)生誤差的一個原因，設(shè)計實驗方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞。②碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影響是帶來誤差的又一個原因，實驗中要合理控制實驗條件，避免除碰撞時相互作用力外的其他力影響物體速度。(2)偶然誤差：測量和讀數(shù)的準確性帶來的誤差，實驗中應(yīng)規(guī)范測量和讀數(shù)，同時增加測量次數(shù)，取平均值，盡量減少偶然誤差的影響。6．注意事項(1)保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動。(2)若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時注意應(yīng)利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。(3)利用平拋運動進行實驗，斜槽末端必須水平，且小球每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下；入射小球質(zhì)量要大于被碰小球質(zhì)量。考向1實驗原理與操作1．某同學(xué)用如圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找不變量，圖中CQ是斜槽，QR為水平槽，二者平滑相接，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面上的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡。然后把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痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點，P為未放被碰球B時A球的平均落點，M為與B球碰后A球的平均落點，N為被碰球B的平均落點。若B球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零點與O點對齊。

（1）入射球A的質(zhì)量和被碰球B的質(zhì)量的關(guān)系是_________（選填“>”“<”或“=”）；（2）碰撞后B球的水平射程約為________cm；（3）下列選項中，屬于本次實驗必須測量的的物理量是________（填選項前的字母）。A．水平槽上未放B球時，測量A球平均落點位置到O點的距離B．A球與B球碰撞后，測量A球平均落點位置到O點的距離C．測量A球或B球的直徑DD．測量A球和B球的質(zhì)量、E．測量G點相對于水平槽面的高度H（4）若為不變量，則需驗證的關(guān)系式為_______________。（用題中給出的字母表示）【答案】>64.7ABD【詳解】（1）[1]要使兩球碰后都向右運動應(yīng)有A球質(zhì)量大于B球質(zhì)量，即；（2）[2]將10個點圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心作為平均落點，可由米尺測得碰撞后B球的水平射程約為64.7cm。（3）[3]從同一高度做平拋運動，飛行的時間t相同，而水平方向為勻速直線運動，故水平位移所以只要測出小球飛行的水平位移，就可以用水平位移的測量值代替平拋初速度。故需測出未放B球時A球飛行的水平距離和碰后AB球飛行的水平距離和，及AB兩球的質(zhì)量。故選ABD。（4）[4]若為不變量，需驗證的關(guān)系式為，將；；代入上式得考向2數(shù)據(jù)處理與誤差分析2．如圖是驗證動量守恒定律實驗裝置，某同學(xué)要用該裝置探究大小相同的鋼球與木球在碰撞過程中的能量損失情況，圖中O點為鉛錘在長條紙上的豎直投影點，請回答下列問題：（1）實驗前應(yīng)調(diào)整斜槽，使斜槽末端______；（2）實驗過程中，將鋼球作為入射小球，先不放被碰小球，從斜槽上某一位置由靜止釋放入射小球，測得O點與入射小球在地面上落點的距離為；然后將被碰小球置于斜槽末端，讓入射小球從斜槽上同一位置由靜止釋放，測得O點與入射小球和被碰小球在地面上落點的距離分別為x1、x2；測得斜槽末端距離地面高度為h，測得入射小球和被碰小球的質(zhì)量分別為、，查知當?shù)刂亓铀俣葹間。則鋼球與木球碰撞過程中損失的機械能______（用題中所給物理量表示）；（3）該同學(xué)查閱資料得知，恢復(fù)系數(shù)e能更好地表征碰撞過程中能量的損失情況，恢復(fù)系數(shù)e等于碰撞后兩物體相對速度與碰撞前兩物體相對速度大小之比，根據(jù)（2）中測量結(jié)果，鋼球與木球碰撞過程的恢復(fù)系數(shù)______；（4）某次實驗中，用木球作為入射小球，仍用該裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)木球被反彈，則測得的恢復(fù)系數(shù)e會______（選填“偏大”“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮克狡　驹斀狻浚?）[1]實驗中為了確定小球碰撞前后的速度，需要使得小球飛出后做平拋運動，則實驗前應(yīng)調(diào)整斜槽，使斜槽末端水平。（2）[2]根據(jù)動量守恒有小球平拋運動有，，，鋼球與木球碰撞過程中損失的機械能解得（3）[3]根據(jù)題意有結(jié)合上述解得（4）[4]由于木球被反彈，碰后相對速度為兩球體碰后速度大小之和，則有解得實驗中，木球反彈后沖上斜面，之后滑下斜面從斜槽末端飛出，此過程由于摩擦阻力做功，存在機械能損耗，則飛出斜槽末端的速度小于碰后的速度，即飛出后水平方向的分位移偏小，即測得的恢復(fù)系數(shù)e會偏小?？键c二創(chuàng)新實驗方案知識點1實驗器材的改進知識點2實驗方案的改進考向1實驗原理的改進1．某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗證“碰撞過程中的動量守恒”。水平桌面上固定兩個釘子，用兩根長度均為l的細線拴住兩個大小相同、質(zhì)量分別為和小球1和2，細線與釘子的拴接處分別安裝了拉力傳感器，可實時顯示細線中的拉力大小。初始時，兩小球靠在一起，兩細線剛好平行，小球的直徑遠小于細線的長度?，F(xiàn)將小球涂上潤滑油，實驗步驟如下：（1）將小球1沿著圓弧拉到某點A處，并在A處給小球1一個沿切線方向的初速度，并記錄拉力傳感器1的示數(shù)。（2）小球1與小球2在初始點發(fā)生碰撞，碰后小球1彈回，記錄碰后兩小球運動過程中傳感器1和2的示數(shù)分別為、。（3）對實驗數(shù)據(jù)進行相關(guān)計算和分析：與小球2碰前，小球1的速度大小可表示為______；物理量、、、、滿足等量關(guān)系______時，即可驗證碰撞瞬間，兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒；若該碰撞為彈性碰撞，、、還應(yīng)滿足的等量關(guān)系為______?！敬鸢浮俊驹斀狻浚?）[1]由牛頓第二定律得可得[2]同理可得，二者碰后的速度大小分別為，由動量守恒定律得聯(lián)立解得[3]若為彈性碰撞，則有解得考向2實驗器材的創(chuàng)新2．小李同學(xué)利用圖示的彈簧發(fā)射裝置進行“驗證動量守恒定律”的實驗，操作步驟如下：①在水平桌面上的適當位置固定好彈簧發(fā)射器，使其出口處切線與水平桌面相平且彈簧原長時與管口平齊；②在一塊平直長木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，將該木板豎直并貼緊桌面右側(cè)邊緣。將小球a向左壓縮彈簧并使其由靜止釋放，a球碰到木板，在白紙上留下壓痕P；③將木板向右水平平移適當距離x2，再將小球a向左壓縮彈簧到某一固定位置并由靜止釋放，撞到木板上，在白紙上留下壓痕P2；④將半徑相同的小球b放在桌面的右邊緣，仍讓小a從步驟③中的釋放點由靜止釋放，與b球相碰后，兩球均撞在木板上，在白紙上留下壓痕P1、P3。（1）本實驗必須測量的物理量有_____。A．小球的半徑rB．小球a、b的質(zhì)量ma、mbC．彈簧的壓縮量x1，木板距離桌子邊緣的距離x2D．小球在木板上的壓痕P1、P2、P3分別與P之間的豎直距離L1、L2、L3（2）本實驗中所選用的兩小球的質(zhì)量關(guān)系為ma______mb。（選填“＞”“＜”或“＝”）（3）兩小球碰撞后，小球a撞到木板上的痕跡為______。（選填“P1”、“P2”或“P3”）（4）用（1）中所測的物理量來驗證兩球碰撞過程動量守恒，其表達式為______。（5）若a、b兩球上涂有粘性很強的膠體（膠體質(zhì)量不計），讓小球a從步驟③中的釋放點由靜止釋放與b球相碰后，兩球粘連在一起并撞到木板上在白紙上留下壓痕P4，則壓痕P4的位置應(yīng)在______。A．P與P1之間B．P1與P2之間C．P2與P3之間D．P3下方【答案】BD/DB＞P3C【詳解】（1）[1]小球離開軌道后做平拋運動，根據(jù)運動學(xué)規(guī)律可得水平速度大小為

①為了驗證動量守恒定律，需要獲取質(zhì)量和速度信息，并且最終驗證的動量守恒表達式中x2和g都可以消去，所以本實驗中必須測量的物理量有小球a、b的質(zhì)量ma、mb和小球在木板上的壓痕P1、P2、P3分別與P之間的豎直距離L1、L2、L3，故選BD。（2）[2]為防止碰撞后入射小球a反