2021版高考物理(基础版)一轮复习学案：第六章 4 实验七 验证动量守恒定律 Word版含答案

⑥先______________，然后________，让滑块带动纸带一起运动； ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图(b)所示； ⑧测得滑块1的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g. 完善实验步骤⑥的内容．

(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s(保留3位有效数字)．

(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. [解析] (1)⑥使用打点计时器时，应先接通电源后释放纸带，所以先接通打点计时器的电源，后放开滑块1.

(2)放开滑块1后，滑块1做匀速运动，跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动，根据纸带的数据得：

0.2

碰撞前滑块1的动量为：p1＝m1v1＝0.310× kg·m/s＝0.620 kg·m/s，滑块2的动量为

0.1零，所以碰撞前的总动量为0.620 kg·m/s；碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为：0.168(m1＋m2)v2＝(0.310＋0.205)× kg·m/s＝0.618 kg·m/s.

0.14

(3)结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用．

[答案] (1)⑥启动打点计时器(或接通打点计时器电源) 释放滑块1 (2)0.620 0.618 (3)纸带和限位孔之间的摩擦力使滑块的速度减小

(2020·广东汕尾模拟)

气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)．

采用的实验步骤如下：

①用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB. ②调整气垫导轨，使导轨处于水平．

③在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上．

④用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1.

⑤按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.

(1)实验中还应测量的物理量是___________________________________．

(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是__________________，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？若能，请写出表达式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________. 解析：(1)验证动量守恒，需要知道物体的运动速度，在已经知道运动时间的前提下，需要测量运动物体的位移，即需要测量的量是B的右端至D板的距离L2.

(2)由于运动前两物体是静止的，故总动量为零，运动后两物体是向相反方向运动的，L1L2

设向左运动为正，则有mAvA－mBvB＝0，即mA－mB＝0.造成误差的原因：一是测量本身

t1t2就存在误差，如测量质量、时间、距离等存在误差；二是空气阻力或者是导轨不是水平的等．

(3)根据能量守恒知，两运动物体获得的动能之和就是弹簧的弹性势能，所以能测出．故

2

L21?L12

有ΔEp＝?mAt2＋mBt2?.

212?

答案：(1)B的右端至D板的距离L2 L1L2

(2)mA－mB＝0 原因见解析 (3)见解析

t1t2

[学生用书P130]

1．某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．

(1)安装器材时要注意：固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿________方向．

(2)某次实验中，得出小球落点情况如图所示(单位是cm)，P′、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心)，则入射小球和被碰小球质量之比为m1∶m2＝____________．

解析：(1)为保证小球滚落后做平抛运动，斜槽末端的切线要沿水平方向． (2)由碰撞过程中mv的乘积总量守恒可知 OP′OMONm1·＝m1·＋m2·(t为运动时间)

ttt代入数据可解得m1∶m2＝4∶1. 答案：(1)水平 (2)4∶1

2．(2020·山东济宁模拟)为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量相差比较大的小球，按下述步骤做了实验：

①用天平测出两小球的质量(分别为m1和m2，且m1>m2)．

②按图示安装好实验器材，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端．

③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．

④将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记下小球m1和m2在斜面上的落点位置．

⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF.

根据该同学的实验，回答下列问题：

(1)在不放小球m2时，小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点在图中的________点，把小球m2放在斜槽末端边缘处，小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球m1的落点在图中的________点．

(2)若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，不计空气阻力，则下列表达式中正确的有________．

A．m1LF＝m1LD＋m2LE

22

B．m1L2E＝m1LD＋m2LF

C．m1LE＝m1LD＋m2LF D．LE＝LF－LD

解析：(1)小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点在图中的E点，小球m1

和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是D点，m2球的落地点是F点．

(2)设斜面倾角为θ，小球落点到B点的距离为L，小球从B点抛出时速度为v，则竖直Lcos θLcos θ1

方向有Lsin θ＝gt2，水平方向有Lcos θ＝vt，解得v＝＝＝

2t2Lsin θg

cos θ2sin θg

L，

所以v∝L.由题意分析得，只要满足m1v1＝m2v2＋m1v′1，把速度v代入整理得：m1LE＝m1LD＋m2LF，说明两球碰撞过程中动量守恒；若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后11122

机械能没有损失，则要满足关系式：m1v21＝m1v′1＋m2v2，整理得m1LE＝m1LD＋m2LF，故222C正确．

答案：(1)E D (2)C

3．(2020·广西南宁兴宁区期末)如图所示，用碰撞实验器可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．

(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．

A．小球开始释放高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1多次从斜轨上Q位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上Q位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重