2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律 第3講 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)案

《2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律 第3講 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律 第3講 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)案（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律 第3講 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律學(xué)案 微知識(shí)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn) (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量。 (2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。 (3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向)。 (4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。 方案二：利用等長(zhǎng)懸線(xiàn)懸掛等大的小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)。 (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2。 (2)安裝：把兩個(gè)等大的小球用等長(zhǎng)懸線(xiàn)懸掛起來(lái)。 (3)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一

2、個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰。 (4)測(cè)速度：通過(guò)測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度。 (5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 (6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。 方案三：在光滑桌面上兩車(chē)碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)。 (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車(chē)的質(zhì)量。 (2)安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車(chē)的后面，在兩小車(chē)的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。 (3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車(chē)A運(yùn)動(dòng)，小車(chē)B靜止，兩車(chē)碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車(chē)連接成一體運(yùn)動(dòng)。 (4)測(cè)速度：通過(guò)紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離

3、及時(shí)間，由v＝算出速度。 (5)改變條件：改變碰撞條件、重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 (6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。 方案四：利用等大的小球做平拋運(yùn)動(dòng)完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)。 (1)先用天平測(cè)出小球質(zhì)量m1、m2。 (2)按圖所示那樣安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端切線(xiàn)水平，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球碰撞時(shí)處于同一水平高度，且碰撞瞬間，入射球與被碰球的球心連線(xiàn)與軌道末端的切線(xiàn)平行，以確保正碰后的速度方向水平。 (3)在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫(xiě)紙。 (4)在白紙上記下重垂線(xiàn)所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。 (5)先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)10次

4、，用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射球發(fā)生碰撞前的落地點(diǎn)P。 (6)把被碰小球放在斜槽末端上，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿步驟(5)求出入射小球落地點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N。 (7)過(guò)O和N在紙上作出一直線(xiàn)。 (8)用刻度尺量出線(xiàn)段OM、OP、ON的長(zhǎng)度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1·＝m1·＋m2·，看是否成立。 (9)整理實(shí)驗(yàn)器材放回原處。 一、思維辨析(判斷正誤，正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。) 1．在上面的方案一中氣墊導(dǎo)軌必須調(diào)整成水平狀態(tài)。(√) 2．在上面的方案二中兩小球相撞時(shí)球心應(yīng)位于同

5、一高度。(√) 3．在上面的方案四中入射小球質(zhì)量應(yīng)小于被撞小球質(zhì)量。(×) 4．在上面的方案四中需測(cè)出桌面到水平地面的高度。(×) 二、對(duì)點(diǎn)微練 1．(實(shí)驗(yàn)原理)在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，入射球a的質(zhì)量為m1，被碰球b的質(zhì)量為m2，小球的半徑為r，各小球的落地點(diǎn)如圖所示，下列關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是 (　　) A．入射球與被碰球最好采用大小相同、質(zhì)量相等的小球 B．讓入射球與被碰球連續(xù)10次相碰，每次都要使入射球從斜槽上不同的位置滾下 C．要驗(yàn)證的表達(dá)式是m1＝m1＋m2 D．要驗(yàn)證的表達(dá)式是m1＝m1＋m2 解析　在此裝置中，應(yīng)使入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量，防

6、止入射球反彈或靜止，故A項(xiàng)錯(cuò)；入射球每次滾下必須從斜槽的同一位置，保證每次碰撞都具有相同的初動(dòng)量，故B項(xiàng)錯(cuò)；兩球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)都具有相同的起點(diǎn)，故應(yīng)驗(yàn)證的關(guān)系式為m1＝m1＋m2，D項(xiàng)對(duì)，C項(xiàng)錯(cuò)。 答案　D　 2．(數(shù)據(jù)處理)如圖甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實(shí)驗(yàn)小車(chē)，甲車(chē)系一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，當(dāng)甲車(chē)受到水平向右的沖量時(shí)，隨即啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。甲車(chē)運(yùn)動(dòng)一段距離后，與靜止的乙車(chē)發(fā)生正碰并粘在一起運(yùn)動(dòng)。 甲 乙 紙帶記錄下碰撞前甲車(chē)和碰撞后兩車(chē)運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車(chē)運(yùn)動(dòng)速度大小為_(kāi)_______ m/s，甲、乙兩車(chē)的質(zhì)量之比m甲∶m乙＝__

7、______。 解析　由紙帶及刻度尺可得碰前甲車(chē)的速度為 v1＝ m/s＝0.6 m/s。 碰后兩車(chē)的共同速度 v2＝ m/s＝0.4 m/s。 由動(dòng)量守恒定律有 m甲v1＝(m甲＋m乙)v2。 由此得甲、乙兩車(chē)的質(zhì)量比 ＝＝＝。 答案　0.6　2∶1 見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P099 微考點(diǎn)　　實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理 核|心|微|講 1．在各個(gè)方案中都要求碰撞的兩物體保持“水平”和“正碰”。 2．在方案四中入射小球的質(zhì)量要大于被碰小球的質(zhì)量，防止碰后入射小球反彈。 典|例|微|探 【例】　某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示，所用的

8、氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。 下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平。 ②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣。 ③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向。 ④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩。 ⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間，已知碰后兩滑

9、塊一起運(yùn)動(dòng)。 ⑥先________，然后________，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)。 ⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖乙所示。 ⑧測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g。 (1)試著完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容。 (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)_________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)_________kg·m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)試說(shuō)明(2)問(wèn)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_________。 【解題導(dǎo)思】 (1)碰撞

10、前系統(tǒng)的總動(dòng)量的表達(dá)式，碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)量的表達(dá)式。 答：碰撞前系統(tǒng)總動(dòng)量m1v1，碰撞后系統(tǒng)總動(dòng)量(m1＋m2)v。 (2)紙帶和滑塊受到的阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生影響嗎？ 答：阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生影響，會(huì)使總動(dòng)量減小。 解析　(1)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，后放開(kāi)滑塊1。 (2)作用前滑塊1的速度v1＝ m/s＝2 m/s，其質(zhì)量與速度的乘積為0.310×2 kg·m/s＝0.620 kg·m/s，作用后滑塊1和滑塊2具有相同的速度v＝ m/s＝1.2 m/s，其質(zhì)量與速度的乘積之和為(0.310＋0.205)×1.2 kg·m/s＝0.618 kg·m/s。 (3)相互作用前后動(dòng)量減

11、小的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔有摩擦。 答案　(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源　放開(kāi)滑塊1 (2)0.620　0.618 (3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔有摩擦 題|組|微|練 1．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。他設(shè)計(jì)的裝置如圖甲所示。在小車(chē)A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著薄木片以平衡摩擦力。 (1)若已測(cè)得打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距(已標(biāo)在圖上)。A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，則應(yīng)選________段來(lái)

12、計(jì)算A碰前的速度。應(yīng)選________段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度。(均填“AB”“BC”“CD”或“DE”) (2)已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量m1＝0.4 kg，小車(chē)B的質(zhì)量為m2＝0.2 kg，則碰前兩小車(chē)的總動(dòng)量為_(kāi)_______ kg·m/s，碰后兩小車(chē)的總動(dòng)量為_(kāi)_____ kg·m/s。 甲 　 乙 解析　(1)從分析紙帶上打點(diǎn)的情況看，BC段既表示小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，又表示小車(chē)有較大速度，因此BC段能較準(zhǔn)確地描述小車(chē)A在碰撞前的運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)選用BC段計(jì)算小車(chē)A碰前的速度。從CD段打點(diǎn)的情況看，小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況還沒(méi)穩(wěn)定，而在DE段內(nèi)小車(chē)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，故應(yīng)選用DE段計(jì)算A和B碰后的共同速

13、度。 (2)小車(chē)A在碰撞前速度 v0＝＝ m/s＝1.050 m/s， 小車(chē)A在碰撞前動(dòng)量 p0＝m1v0＝0.4×1.050 kg·m/s＝0.420 kg·m/s， 碰撞后A、B的共同速度 v＝＝ m/s＝0.695 m/s， 碰撞后A、B的總動(dòng)量 p＝(m1＋m2)v＝(0.2＋0.4)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s。 答案　(1)BC　DE　(2)0.420　0.417 2．某同學(xué)用如圖甲所示裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的

14、記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)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(kāi)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。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)痕跡如圖乙所示，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(duì)齊。 (1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取________ cm。 (2)(多選)在以下選項(xiàng)中，本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行測(cè)量的有________。(填選項(xiàng)字母) A．水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)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(cè)量A球及B球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的

15、距離 C．測(cè)量A球或B球的直徑 D．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比) E．測(cè)量O點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度 　 　　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙 (3)實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于入射球在斜槽上釋放點(diǎn)的位置對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的說(shuō)法正確的是________。(填選項(xiàng)字母) A．釋放點(diǎn)越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小 B．釋放點(diǎn)越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小，兩球速度的測(cè)量越準(zhǔn)確 C．釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動(dòng)量之差越小，誤差越小 D．釋放點(diǎn)越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道?duì)被碰小球的阻力越小 解析　(1)用一盡可

16、能小的圓把小球落點(diǎn)圈在里面，可知圓心的位置是65.7 cm，這也是小球落點(diǎn)的平均位置。 (2)本實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的數(shù)據(jù)有：兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2，三個(gè)落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x1、x2、x3，所以應(yīng)選ABD項(xiàng)。 (3)入射球的釋放點(diǎn)越高，入射球碰前速度越大，相碰時(shí)內(nèi)力越大，阻力的影響相對(duì)越小，可以較好地滿(mǎn)足動(dòng)量守恒的條件，也有利于減小測(cè)量水平位移時(shí)的相對(duì)誤差，從而使實(shí)驗(yàn)的誤差減小，選項(xiàng)C正確。 答案　(1)65.7　(2)ABD　(3)C 見(jiàn)學(xué)生用書(shū)P100 1．氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊，開(kāi)始時(shí)兩個(gè)滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧，滑塊間用繩子連接(如圖甲所示)，繩子燒斷后，兩個(gè)

17、滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，圖乙為它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz，由圖可知： 甲 乙 (1)A、B離開(kāi)彈簧后，應(yīng)該做________運(yùn)動(dòng)，已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g、300 g，根據(jù)照片記錄的信息，從圖中可以看出閃光照片有明顯與事實(shí)不相符合的地方是__________________。 (2)若不計(jì)此失誤，分開(kāi)后，A的動(dòng)量大小為_(kāi)___________ kg·m/s，B的動(dòng)量的大小為_(kāi)_______kg·m/s。本實(shí)驗(yàn)中得出“在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒”這一結(jié)論的依據(jù)是________________________。 解析　(1)A、B

18、離開(kāi)彈簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在離開(kāi)彈簧前A、B均做加速運(yùn)動(dòng)，A、B兩滑塊的第一個(gè)間隔都應(yīng)該比后面勻速時(shí)相鄰間隔的長(zhǎng)度小。 (2)周期T＝＝0.1 s，v＝，由題圖知A、B勻速時(shí)速度分別為vA＝0.09 m/s，vB＝0.06 m/s，分開(kāi)后A、B的動(dòng)量大小均為p＝0.018 kg·m/s，方向相反，滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，系統(tǒng)的總動(dòng)量為0。 答案　(1)勻速直線(xiàn)　A、B兩滑塊的第一個(gè)間隔 (2)0.018　0.018　A、B兩滑塊作用前后總動(dòng)量不變，均為0 2．如圖是用來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，彈性球1用細(xì)線(xiàn)懸掛于O點(diǎn)，O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

19、點(diǎn)，使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高。將球1拉到A點(diǎn)，并使之靜止，同時(shí)把球2放在立柱上。釋放球1，當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對(duì)心碰撞，碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點(diǎn)，球2落到水平地面上的C點(diǎn)。測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒?，F(xiàn)已測(cè)出A點(diǎn)離水平桌面的距離為a、B點(diǎn)離水平桌面的距離為b，C點(diǎn)與桌子邊緣間的水平距離為c。 (1)還需要測(cè)量的量是_________________、___________________和______________________。 (2)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_(kāi)____________________。(忽

20、略小球的大小) 解析　(1)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒必須知道兩球碰撞前、后的動(dòng)量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機(jī)械能守恒可以求出碰撞前、后的速度，故只要再測(cè)量彈性球1的質(zhì)量m1，就能求出彈性球1的動(dòng)量變化；根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律只要測(cè)出立柱高h(yuǎn)和桌面離水平地面的高度H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化，故只要測(cè)量彈性球2的質(zhì)量和立柱高h(yuǎn)、桌面離水平地面的高度H就能求出彈性球2的動(dòng)量變化。 (2)根據(jù)(1)的解析可以寫(xiě)出動(dòng)量守恒的方程 2m1＝2m1＋m2。 答案　(1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2 立柱高h(yuǎn)　桌面離水平地面的高度H (2)2m1＝2m1＋m2 3.氣墊導(dǎo)軌是常用的

21、一種實(shí)驗(yàn)儀器。它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(dòng)可視為沒(méi)有摩擦。我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì))： 采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB。 ②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平。 ③在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷(xiāo)鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上。 ④用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1。 ⑤按下電鈕放開(kāi)卡銷(xiāo)，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作。當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)

22、動(dòng)時(shí)間t1和t2。 (1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是______________。 (2)利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是__________________，上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是__________________________。 (3)利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大?。咳绻?，請(qǐng)寫(xiě)出表達(dá)式；如果不能，請(qǐng)說(shuō)明理由：__________________。 解析　(1)驗(yàn)證動(dòng)量守恒，需要知道物體的運(yùn)動(dòng)速度，在已經(jīng)知道運(yùn)動(dòng)時(shí)間的前提下，需要測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的位移，即需要測(cè)量的量是B的右端至D板的距離L2。 (2)

23、由于運(yùn)動(dòng)前兩物體是靜止的，故總動(dòng)量為零，運(yùn)動(dòng)后兩物體是向相反方向運(yùn)動(dòng)的，設(shè)向左運(yùn)動(dòng)為正，則有mAvA－mBvB＝0，即mA－mB＝0。造成誤差的原因：一是測(cè)量本身就存在誤差，如測(cè)量質(zhì)量、時(shí)間、距離等存在誤差；二是空氣阻力或者是導(dǎo)軌不是水平的等。 (3)根據(jù)能量守恒知，兩運(yùn)動(dòng)物體獲得的動(dòng)能就是彈簧的彈性勢(shì)能。故有ΔEp＝。 答案　(1)B的右端至D板的距離L2 (2)mA－mB＝0　原因見(jiàn)解析 (3)能。ΔEp＝ 4．某同學(xué)用如圖所示的裝置，利用兩個(gè)大小相同的小球做對(duì)心碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，圖中AB是斜槽，BC是水平槽，它們連接平滑，O點(diǎn)為重錘線(xiàn)所指的位置。實(shí)驗(yàn)時(shí)先不放置被碰球2，讓

24、球1從斜槽上的某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)10次，然后將球2置于水平槽末端，讓球1仍從位置G由靜止?jié)L下，和球2碰撞，碰后兩球分別在記錄紙上留下各自的痕跡，重復(fù)10次。實(shí)驗(yàn)得到小球的落點(diǎn)的平均位置分別為M、N、P。 (1)(多選)在該實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用的器材是下列器材中的______。(填選項(xiàng)字母) A．天平 B．游標(biāo)卡尺 C．刻度尺 D．大小相同的鋼球兩個(gè) E．大小相同的鋼球和硬橡膠球各一個(gè) (2)在此實(shí)驗(yàn)中，球1的質(zhì)量為m1，球2的質(zhì)量為m2，需滿(mǎn)足m1________(填“大于”“小于”或“等于”)m2。 (3)被碰球2飛行的水平

25、距離由圖中線(xiàn)段________表示。 (4)若實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足m1·＝__________________，就可以驗(yàn)證碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒。 解析　(1)在小球碰撞過(guò)程中，水平方向根據(jù)動(dòng)量守恒定律有 m1v0＝m1v1＋m2v2， 在做平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中由于時(shí)間是相等的，所以得 t·m1v0＝t·m1v1＋t·m2v2， 即m1＝m1＋m2。 可知，需要使用天平測(cè)量小球的質(zhì)量，使用刻度尺測(cè)量小球在水平方向的位移；所以需要選擇的器材有A、C、D。 (2)在小球碰撞過(guò)程中，水平方向根據(jù)動(dòng)量守恒定律有 m1v0＝m1v1＋m2v2， 在碰撞過(guò)程中動(dòng)能守恒故有 m1v＝m1v＋m2v，

26、 解得v1＝v0。 要碰后入射小球的速度v1＞0，即 m1－m2＞0，故答案為大于。 (3)1球和2球相撞后，2球的速度增大，1球的速度減小，都做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直高度相同，所以碰撞后2球的落地點(diǎn)是P點(diǎn)，所以被碰球2飛行的水平距離由圖中線(xiàn)段表示。 (4)N為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，M為碰后入射小球的位置，P為碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度為v1＝， 碰撞后入射小球的速度為v2＝， 碰撞后被碰小球的速度為v3＝， 若m1v1＝m2v3＋m1v2則表明通過(guò)該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，代入數(shù)據(jù)得 m1＝m1＋m2。 答案　(1)ACD　(2)大于　(3) (4)m1

27、·＋m2· 5．為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是否為彈性碰撞(碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失)，某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不等的小球，按下述步驟做實(shí)驗(yàn)。 ①用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m1和m2，且m1>m2。 ②如圖所示，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)的切線(xiàn)水平，將一斜面BC連接在斜槽末端。 ③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下，記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置。 ④將小球m2放在斜槽末端點(diǎn)B處，讓小球m1從斜槽頂端A處滾下，使它們發(fā)生碰撞，記下小球m1和小球m2在斜面上的落點(diǎn)位置。 ⑤用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B

28、的距離。圖中D，E，F(xiàn)點(diǎn)是該同學(xué)記下的小球在斜面上的幾個(gè)落點(diǎn)位置，到B點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)D，LE，LF。 根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題： (1)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)是圖中的________點(diǎn)，m2的落點(diǎn)是圖中的________點(diǎn)。 (2)用測(cè)得的物理量來(lái)表示，只要滿(mǎn)足關(guān)系式________________________，則說(shuō)明碰撞中動(dòng)量是守恒的。 (3)用測(cè)得的物理量來(lái)表示，只要再滿(mǎn)足關(guān)系式_________________________，則說(shuō)明兩小球的碰撞是彈性碰撞。 解析　(1)不放小球m2時(shí)，小球m1的落點(diǎn)在E點(diǎn)；放上小球m2時(shí)，小球m1撞擊小球m2后落在D點(diǎn)，小球m2落在F點(diǎn)。 (2)若系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則應(yīng)滿(mǎn)足m1v1＝m1v1′＋m2v2′，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得LEcosθ＝v1t1，LEsinθ＝gt，整理得v1＝；同理可得v1′＝，v2′＝，解得m1＝m1＋m2。 (3)若碰撞為彈性碰撞，則應(yīng)滿(mǎn)足m1v＝m1v′＋m2v′，結(jié)合上面的結(jié)論解得m1LE＝m1LD＋m2LF。 答案　(1)D　F (2)m1＝m1＋m2 (3)m1LE＝m1LD＋m2LF