实验07　验证动量守恒定律-2021年高考物理二轮复习实验专题强化训练（原卷版）

3.0 envi 2025-03-18 4 4 160.09KB 7 页 3知币
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实验 07
　
验证动量守恒定律
能力训练----研典题 导解法
训练点 1
　
教材原型实验的基本技能
典例 1　(2020·河南模拟)图示为“验证动量守恒定律”的实验装置图,其中小球 A为入射球,小球 B为被碰
球,且两小球半径相等,该实验通过比较两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系来验证动量守恒定律.
(1)用天平测出小球 A、B的质量分别为 m1和m2,根据实验要求,应满足 m1
　　　　
m2(选填“>”“<”或“=”).
(2)图中 O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影,实验时,先让小球 A多次从斜轨道上 S位置由静止释放,
找到其平均落地点的位置 P,测量水平射程 OP,然后把小球 B静止于轨道的水平部分,再将入射球 A从斜轨上
S位置由静止释放,与小球 B相碰,并多次重复.接下来要完成的必要步骤是
　　　　
(填正确选项前的字母).
A.测量小球被释放时距水平轨道的高度 h
B.测量抛出点距水平地面的高度 H
C.分别找到小球 A、B相碰后平均落地点的位置 M、N
D.分别测量小球 A、B的水平射程 OM、ON
(3)若两球碰撞前后的动量守恒,则有 m1·OP=
　　　　
(用题中测量的量表示).
训练点 2
　
实验拓展与创新
典例 2 某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验.图中,B为气垫导轨,A、C为固定在导轨
两端的竖直挡板,D、E为两个刚性滑块.完成下列实验步骤.
(1)调节气垫导轨,使导轨保持
　　　　
.
(2)称量滑块 D、E的质量 m1和m2.
(3)将滑块 D、E紧贴在一起,置于导轨上的确定位置.用电动卡销卡住 D和E.
(4)在D和E之间水平放置一轻弹簧,使弹簧处于压缩状态.
(5)放开电动卡销:同时启动电子计时器,记下 D至A运动的时间和 E至C运动的时间.
(6)重复步骤(3)(4)(5)多次,计算 D至A的运动时间的平均值 t1和E至C运动时间的平均值 t2
(7)测量
　　　　　　　　
和
　　　　　　　　
.
(8)检查关系式
　　　　
是否近似成立:如近似成立,则(在滑块和气垫导轨的摩擦力很小的前提下)验证了动
量守恒.
典例 3 (2020·福建模拟)利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律.在图(a)中,气垫导轨上有 A、B两个滑块,
滑块 A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块 B左侧也带有一弹簧片,上面固
定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间.
实验测得滑块 A质量 m1=0.310 kg,滑块 B的质量 m2=0.108 kg,遮光片的宽度 d=1.00 cm;打点计时器所用的交
流电的频率为 f=50 Hz.将光电门固定在滑块 B的右侧,启动打点计时器,给滑块 A一向右的初速度,使它与 B相
碰;碰后光电计时器显示的时间为 ΔtB=3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示.
若实验允许的相对误差绝对值
|
碰撞前后总动量之差
碰前总动量
|
×100% 最大为5%,本实验是否在误差范围内验证
了动量守恒定律?写出运算过程.
即时过关----练能力 学方法
1.(2020·安徽模拟)某同学设计如图甲所示的装置,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,B球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放
置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零点与 O点对齐.
(1)碰撞后 B球的水平射程是
　　　　
cm.
(2)在以下四个选项中,本次实验必须进行的测量是
　　　　
.
A.水平槽上未放 B球时,A球落点位置到 O点的距离
B.A 球与 B球碰撞后,A、B两球落点位置到 O点的距离
C.A、B两球的质量
D.G 点相对水平槽面的高度
(3)若本实验中测量出未放 B球时 A球落点位置到 O点的距离为xA,碰撞后 A、B两球落点位置到 O点的距离
分别为 xA'、xB',已知 A、B两球半径均为 r,A、B两球的质量为 mA、mB,则通过式子
　　　　　　　　
即可验
证A、B两球碰撞中的不变量.
2.像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图 1所示,a、b分别
是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.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.
我们可以用带光电门 E、F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 2所示,采用的实
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