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【步步高】2022高考物理大一轮复习 实验十六 验证动量守恒定律
【步步高】2022高考物理大一轮复习 实验十六 验证动量守恒定律
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实验十六 验证动量守恒定律1.如图所示,在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验,实验步骤如下:Ⅰ.把两滑块A和B紧贴在一起,在A上放质量为m的砝码,置于导轨上,用电动卡销卡住A和B,在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧,使弹簧处于水平方向上的压缩状态;Ⅱ.按下电钮使电动卡销放开,同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器,当A和B与固定挡板C和D碰撞时,电子计时器自动停表,记下A至C的运动时间t1,B至D的运动时间t2;Ⅲ.重复几次,取t1和t2的平均值.(1)在调整气垫导轨时应注意_______________________________;(2)应测量的数据还有______________________________________;(3)只有关系式________成立,即可得出碰撞中守恒的量是动量的矢量和.解析:(1)使气垫导轨水平(2)滑块A的左端到挡板C的距离s1和滑块B的右端到挡板D的距离s2(3)由动量守恒定律列方程式(M+m)s1/t1=Ms2/t2答案:见解析2.如图所示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),采用实验步骤如下:a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB.b.调整气垫导轨,使导轨处于水平.c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡锁锁定,静止放置在气垫导轨上.d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1.e.按下电钮放开卡锁,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t2.5\n(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_______________________________________________________.解析:(1)实验要验证A、B被弹簧弹离后动量大小是否相同,必须计算出两滑块的速度,因此实验过程中还必须测出B的右端至D板的距离L2.因数μ,查出当地的重力加速度g.B.用细线将滑块A、B连接,使A、B间的弹簧压缩,滑块B紧靠在桌边.C.剪断细线,测出滑块B做平抛运动落地时到重垂线的水平位移x1和滑块A沿桌面滑行距离x2.(1)为验证动量守恒,写出还须测量的物理量及表示它的字母:_________.(2)动量守恒的表达式为__________________________.5\n4.如图所示是用来验证动量守恒的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O点下方桌子的边沿有一竖直立柱.实验时,调节悬点,使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高.将球1拉到A点,并使之静止,同时把球2放在立柱上.释放球1,当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞.碰后球1向左最远可摆到B点,球2落到水平地面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的距离为a.B点离水平桌面的高度为b,C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外,(1)还需要测量的量是________、________和________.(2)根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为________.(忽略小球的大小)解析:(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化,根据弹性球1碰撞前后的高度a和b,由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度,故只要再测量弹性球1的质量m1,就能求出弹性球1的动量变化;5\n根据平抛运动的规律,只要测出立柱高h和桌面高H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化,故只要测量弹性球2的质量和立柱高h、桌面高H就能求出弹性球2的动量变化.(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程为2m1=2m1+m2.答案:(1)弹性球1、2的质量m1、m2 立柱高h 桌面高H(2)2m1=2m1+m25.某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验.气垫导轨装置如图所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.(1)下面是实验的主要步骤:①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;②向气垫导轨通入压缩空气;③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;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310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g.完善实验步骤⑥的内容.(2)已知打点计时器每隔0.02s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(保留三位有效数字).(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是______________________.5\n(2)0.620 0.618(3)纸带与打点计时器限位孔有摩擦5
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 15:30:44
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