发布时间 : 星期日 文章2020年高考物理一轮复习第7章动量守恒定律实验专题(七)第34讲验证动量守恒定律学案解析版更新完毕开始阅读77cd97e70166f5335a8102d276a20029bd64638c
vA′＝x简可得m1g，vB＝x2hN1
g，根据动量守恒定律得m1vA＝m1vA′＋m2vB，代入速度表达式，化2hM1
hP＝m1
hN＋m2
1
hM，即只要上式成立，则可以验证动量守恒。
5. (2018·长沙模拟)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)，采用的实验步骤如下：
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，用电动卡销锁定，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．按下电钮放开卡销，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。
(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，产生误差的原因可能是__________________________________(至少写出两点)。
(3)利用上述实验数据是否可以测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？________(选填“可以”或“不可以”)。
答案 (1)B的右端至D板的距离L2
(2)mA－mB＝0 测量时间、距离、质量等存在误差；由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差
(3)可以
解析 (1)若系统动量守恒，则mAvA－mBvB＝0，由于系统不受摩擦，故滑块在水平方向
L1
t1L2t2
21
做匀速直线运动，则有vA＝，vB＝，所以还要测量的物理量是B的右端至D板的距离L2。
(2)若要验证动量守恒定律，则应验证mAvA－mBvB＝0成立，即mA－mB＝0。由实验原理与实验步骤可知，产生误差的原因有：①L1、L2、t1、t2、mA、mB的数据测量误差；②没有考虑弹簧推动滑块的加速过程；③滑块与导轨间有少许摩擦力；④气垫导轨不完全水平。
1212
(3)根据能量守恒定律，被压缩弹簧的弹性势能Ep＝mAvA＋mBvB，将vA、vB代入上式得
221?L1?1?L2?Ep＝mA??2＋mB·??2，故可以测出弹簧的弹性势能。
2?t1?2?t2?
6．(2018·太原模拟)某实验小组用图甲所示的装置验证动量守恒定律。实验时，先将金属小球A从斜槽上某一固定位置由静止释放，A从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次。把相同半径的塑料小球B放在与斜槽末端等高的支柱上，让
L1
t1L2t2
L1t1L2t2
A仍从斜槽上同一位置由静止释放，与B碰撞后，A、B分别在记录纸上留下落点痕迹，重复
10次。图中O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点，M、P、N分别为小球落点的痕迹，小立柱与斜槽末端的距离等于小球的直径。
(1)下列说法正确的是( ) A．斜槽的末端必须水平
B．需要测量斜槽末端距地面的高度
C．图中M点是未放小球B时小球A的落点痕迹 D．图中P点是未放小球B时小球A的落点痕迹
(2)用螺旋测微器测量小球的直径时示数如图乙所示，则小球的直径d＝________ mm。
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(3)实验中测出小球的直径及M、P、N与O点的距离分别用d、OM、OP、ON表示，若碰撞过程中动量守恒，则两小球的质量之比为________________(用所给符号表示)。
答案 (1)AD (2)7.500(7.498～7.502均可) (3)ON－d OP－OM解析 (1)斜槽的末端必须水平才能保证两小球离开斜槽后做平抛运动，A正确；本实验是根据平抛运动的规律验证动量守恒定律，需要测量的是A、B两小球抛出的水平射程，因为抛出高度相同，落地时间一样，验证时等式两端会把时间消去，所以不需要测高度，B错误；碰撞后A球速度小，B球速度大，因为落地时间一样，所以M点是碰撞后A球落点，
N点是B球落点，而P点就是没有发生碰撞时A球的落点，C错误，D正确。
(2)螺旋测微器读数为7.5 mm＋0.000 mm＝7.500 mm。
(3)根据实验原理可知mAv0＝mAv1＋mBv2，因为下落时间一样，所以mAOP＝mAOM＋mB(ON－
d)，所以两小球质量之比为
ON－d。 OP－OM7．(2018·安徽五校联考)如图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点下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高。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点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c。此外：
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(1)还需要测量的量是______________、______________和______________。(填物理量的名称及其表示字母)
(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)
答案 (1)弹性球1、2的质量m1、m2 立柱高h 桌面离水平地面的高度H (2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2
c H＋h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及立柱高h，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；根据平抛运动的规律，只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要再测量弹性球2的质量和立柱高h、桌面离水平地面的高度H就能求出弹性球2的动量变化。
(2)根据(1)的分析可以写出动量守恒的表达式：
m12ga－h＝m12gb－h＋m2
c，
2H＋hg整理得：2m1a－h＝2m1b－h＋m2
c。 H＋h 24