《【 知识题型大通关】2023届新高考物理（人教版2019）一轮总复习》第八章 动量守恒定律-4实验专题（解析版）

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实验专题
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「利用光电门验证动量守恒定律」...................................................................1
「利用平抛运动验证动量守恒定律」.................................................................5
「其他方法验证动量守恒定律」....................................................................11
「利用光电门验证动量守恒定律」
1.(2022·云南模拟)用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块 A和B相碰的端面上
装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片．
（1）实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是______
__________．
（2）为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情况下的动量关系，
实验分两次进行．
第一次：将滑块 A置于光电门 1的左侧，滑块 B静置于两光电门间的某一适当位置．给 A
一个向右的初速度，通过光电门 1的时间为 Δt1，A与B碰撞后又分开，滑块 A再次通过光
电门 1的时间为 Δt2，滑块 B通过光电门 2的时间为 Δt3.
第二次：在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶，同样让滑块 A置于光电门 1的左侧，滑块 B
静置于两光电门间的某一适当位置．给 A一个向右的初速度，通过光电门 1的时间为
Δt4，A与B碰撞后粘连在一起，滑块 B通过光电门 2的时间为 Δt5.
为完成该实验，还必须测量的物理量有________(填选项前的字母)．
A．挡光片的宽度 d
B．滑块 A的总质量 m1
C．滑块 B的总质量 m2
D．光电门 1到光电门 2的距离 L
（3）在第二次实验中若滑块 A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为____
____________(用已知量和测量量表示)．
（4）在第一次实验中若滑块 A和B在碰撞的过程中机械能守恒，则应该满足的表达式为__
______________(用已知量和测量量表示)．
【答案】（1）使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相
等，则导轨水平；（2）BC；（3）m1＝(m1＋m2)；（4）m1()2＝m1()2＋m2()2
【解析】
（1）使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导
轨水平．
（2）本实验需要验证动量守恒定律，所以在实验中必须要测量质量和速度，速度可以根据
光电门的挡光时间求解，而质量通过天平测出，同时，挡光片的宽度可以消去，所以不需
要测量挡光片的宽度，故选 B、C.
（3）在第二次实验中，碰撞后 A、B速度相同，根据动量守恒定律有：m1v1＝(m1＋m2)v2，
根据速度公式可知 v1＝，v2＝，代入则有：m1＝(m1＋m2).
（4）在第一次实验中，碰撞前 A的速度为 v0＝，碰撞后 A的速度为 vA＝，B的速度为 vB
＝，根据机械能守恒定律有：m1v02＝m1vA2＋m2vB2，代入则有：m1()2＝m1()2＋m2()2.
2.某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装
有宽度为 d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下：
（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间
________时，可认为气垫导轨水平。
（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量 m1、滑块(含遮光片)的质量 m2。
（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块。
（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮
光片经过 A、B两处的光电门的遮光时间 Δt1、Δt2及遮光片从 A运动到 B所用的时间 t12。
（5）在遮光片随滑块从 A运动到 B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受
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