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（解析版）

3.0 envi 2025-03-18 4 4 175.09KB 10 页 3知币
侵权投诉
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).
【答案】　(1)>
　
(2)CD
　
(3)m1·OM+m2·ON
【解析】 (1)实验中为了防止入射球反弹,故要求入射球的质量大于被碰球的质量;
(2)实验时,先让入射球 A多次从斜轨上 S位置由静止释放,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 B静置于轨道的水平部分,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.
测量平均落点的位置,找到平抛运动的水平位移,因此步骤中 CD 是必须的;而竖直高度以及小球释放时的高
度均不需要测量.
(3)动量守恒的表达式是 m1v0=m1v1+m2v2
由 于 小 球 在 空 中 飞 行 时 间 相 等 ,则 两 边 同 乘 以 时 间 即 为 水 平 射 程 ,故 两 球 相 碰 前后 的 动 量 守 恒 ,则
m1·OM+m2·ON=m1·OP 应成立.故应验证 m1·OP 与m1·OM+m2·ON 是否相等.
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.
【答案】　
　
(1)水平
　
(7)D到A的距离 L1;E到C的距离 L2
　
(8)m2
L2
t2
=m1
L1
t1
【解析】 (1)为了减小误差,实验中应调节气垫导轨,使导轨保持水平.
(7)根据实验原理可知,本实验中需要测量弹簧弹开后两滑块的速度,由题意可知,根据滑块滑到挡板的平均速
度来表示弹开后的速度,故需要测量两滑块到左右挡板的距离,由平均速度公式求出碰后的速度.
(8)根据平均速度公式可知,vD=
L1
t1
,vE=
L2
t2
设向右为正方向,根据动量守恒定律可得,应验证的表达式为:0=m2vE-m1vD
代入速度可得:m2
L2
t2
=m1
L1
t1
.
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
×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.
【答案】　见解析
【解析】 打点计时器的打点时间间隔t=
1
f
=
1
50 Hz
=0.02 s,
由 图 (b)所 示 纸 带 可 知 ,碰撞前 A的速度:vA=
xA
t
=
0.04
0.02
m/s=2.00 m/s,碰撞后 A的速度 vA'=
xA'
t
=
0.019 4
0.02
m/s=0.97 m/s,
碰撞后 B的速度:vB'=
d
ΔtB
=
0.01
3.5×1 0-3
m/s≈2.86 m/s,
碰撞前后系统总动量分别为:
p=m1vA=0.31×2 kg·m/s=0.62 kg·m/s,p'=m1vA'+m2vB'=(0.31×0.97+0.108×2.86)kg·m/s≈0.61 kg·m/s,
绝对误差:
|
p-p'
p
|
×100%=
|
0.62−0.61
0.62
|
×100%≈1.6%<5%,由此可知,在误差范围内验证了动量守恒定律.
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（解析版）.docx

共10页,预览3页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：envi 分类：高中 价格：3知币 属性：10 页 大小：175.09KB 格式：DOCX 时间：2025-03-18

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

大联考 高考地理 英语真题 听力 语法填空 石家庄 数学竞赛 读后续写 英语阅读 深圳中学
/ 10
评分 收藏
分享
立即下载
客服
关注