2025届高三一轮复习 第六章　动量守恒定律实验八　验证动量守恒定律练习

实验八　验证动量守恒定律实验装置图操作要领注意事项(1)斜槽末端的切线必须水平。(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。(3)选质量较大的小球作为入射小球。(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。1.用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。2.按照图甲所示安装实验器材。调整、固定斜槽使斜槽底端水平。3.白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。4.不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。5.把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N，如图乙所示。6.连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入m1&middot;＝m1&middot;＋m2&middot;，看在误差允许的范围内是否成立。考点一　教材原型实验,例1(2023&middot;江苏省阜宁中学模拟)某同学利用如图1所示装置研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒：图1(1)下列要求和操作，正确的是________。A.斜槽末端要水平B.斜槽表面要光滑C.小球落到的地面要水平D.用秒表记录小球下落时间(2)入射小球1与被碰小球2应该选择：质量m1________m2、半径R1________R2(选填&ldquo;大于&rdquo;&ldquo;等于&rdquo;或&ldquo;小于&rdquo;)。(3)被测小球的质量为________g；图2(4)小球1、2的质量分别为m1、m2，用刻度尺分别测量三个落点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度L1、L2、L3，当满足关系式________时，说明碰撞过程中动量守恒。(5)将小球1从斜槽上某点(做标记)滚下，直接离开斜槽落地称为第一次操作；小球1从斜槽上原位置(标记处)滚下，跟小球2碰撞后离开斜槽落地称为第二次操作；如果在第二次操作时，发现在第一次操作中，槽的末端是不水平的，有些向上倾斜，于是把它调为水平，调整后的斜槽末端离地面高度跟原来相同。然后让小球在斜槽上原标记位置滚下进行第二次操作，分析时仍然和第一次操作的数据进行比较，其他实验操作都正确，且调节斜槽引起小球在空中运动时间的变化可,忽略不计。该实验可能会得到怎样的结果________________________？说明道理____________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)AC　(2)大于　等于　(3)38.4　(4)m1L2＝m1L1＋m2L3　(5)碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量　见详解解析　(1)为了保证小球做平抛运动，斜槽末端需要调节水平，故A正确；只要保证小球每次从斜槽同一位置静止释放，小球碰撞前的速度就一样，斜槽轨道是否光滑不影响，故B错误；本实验需要测量小球做平抛运动的水平位移，故小球落到的地面要水平，故C正确；小球做自由落体运动的高度一样，所用时间一样，不需要用秒表记录小球下落时间，故D错误。(2)为了保证入射小球1与被碰小球2碰撞后，入射小球1不会反弹，需要选择m1大于m2；为了保证入射小球1与被碰小球2发生对心碰撞，需要选择半径R1等于R2。(3)由题图可知被测小球的质量为m＝(20＋10＋5＋3.4)g＝38.4g。(4)根据平抛运动可知，落地高度相同，则运动时间相同，设下落时间为t，则v0＝＝，v1＝＝，v2＝＝而动量守恒的表达式为m1v0＝m1v1＋m2v2联立可得当满足关系式m1L2＝m1L1＋m2L3说明碰撞过程中动量守恒。(5)该实验可能会得到的结果是：碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量；由于槽的末端不是水平的，而是有些向上倾斜，那么小球抛出后做斜抛运动，水平速度变小，且小球在空中运动时间的变化可忽略不计，所用第一次小球的水平位移变小，即L2&prime;<l2，则有m1l2′<m1l2＝m1l1＋m2l3故可能会得到碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量。考点二>mb，故A错误；小球离开水平轨道后均做平抛运动，从图中可以看出每个小球每次平抛运动的水平位移相同，a小球不与b小球相碰时落点为M，a小球与b小球相碰后，a小球平抛初速度比第一次小，且va<vb，根据平抛运动规律，水平方向则有x＝v0t，竖直方向则有h＝gt2＝，b小球平抛初速度大，下落高度小，所以p点应为b小球撞击挡板位置，n位置应为小球a撞击挡板位置，故b、c错误；根据平抛公式解得v0＝x，因此碰撞过程动量守恒满足：max＝max＋mbx，可得＝＋，所以可以用来反映小球a的初动量，故d正确。3.(2021·江苏卷，1)小明利用如图3所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量m＝200.0g，槽码和挂钩的总质量m＝50.0g。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间δt1和δt2，以及这两次开始遮光的时间间隔δt，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块经过两光电门速度的变化量δv。,图3图4(1)游标卡尺测量遮光条宽度如图4所示，其宽度d＝________mm；(2)打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，其目的是______________________________________________________________________；(3)多次改变光电门2的位置进行测量，得到δt和δv的数据如下表，请根据表中数据，在方格纸上作出δv－δt图线。δt s0.7210.7900.8540.9130.968="">&Delta;t2，则需将导轨C端调________(选填&ldquo;高&rdquo;或&ldquo;低&rdquo;)。(2)将小球b静置于气垫导轨上的位置O2，使小球a从位置O1释放，a先后通过光电门1的挡光时间分别为&Delta;t3与&Delta;t4，b通过光电门2的挡光时间为&Delta;t5。若a、b碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为________________。(3)小明猜想：如果保持a的直径不变，逐渐增大a的质量，且a、b发生的是弹性碰撞，则碰撞之前a的挡光时间与碰撞之后b的挡光时间的比值会逐渐趋近于某一定值。你是否同意小明的猜想？若同意小明的猜想，请写出该比值：________。答案　(1)高　(2)＝－　(3)同意，比值为2解析　(1)由于&Delta;t1&gt;&Delta;t2，说明小球a运动的越来越快，所以应该将C端调高.(2)两小球碰撞前后动量守恒，因为小球a的质量较小，所以碰撞后小球a被反弹，则碰撞过程动量守恒满足的关系式为m＝3m－m化简得＝－。(3)设小球a的质量为M，碰撞之前小球a的挡光时间为&Delta;t6，与碰撞之后小球a、b的挡光时间为&Delta;t8、&Delta;t7，小球a、b发生的是弹性碰撞，则碰撞过程中动量守恒、能量守恒，有M＝3m＋MM＝&times;3m＋M整理得＝,当M≫m时，有＝2所以同意小明的猜想，比值为2。</vb，根据平抛运动规律，水平方向则有x＝v0t，竖直方向则有h＝gt2＝，b小球平抛初速度大，下落高度小，所以p点应为b小球撞击挡板位置，n位置应为小球a撞击挡板位置，故b、c错误；根据平抛公式解得v0＝x，因此碰撞过程动量守恒满足：max＝max＋mbx，可得＝＋，所以可以用来反映小球a的初动量，故d正确。3.(2021·江苏卷，1)小明利用如图3所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量m＝200.0g，槽码和挂钩的总质量m＝50.0g。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间δt1和δt2，以及这两次开始遮光的时间间隔δt，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块经过两光电门速度的变化量δv。,图3图4(1)游标卡尺测量遮光条宽度如图4所示，其宽度d＝________mm；(2)打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，直至看到导轨上的滑块能在短时间内保持静止，其目的是______________________________________________________________________；(3)多次改变光电门2的位置进行测量，得到δt和δv的数据如下表，请根据表中数据，在方格纸上作出δv－δt图线。δt></l2，则有m1l2′<m1l2＝m1l1＋m2l3故可能会得到碰撞前的总动量小于碰撞后的总动量。考点二>