實(shí)驗(yàn)9-驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(考點(diǎn)解讀)高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)專題考點(diǎn)全析-文庫(kù)吧
2025-04-05 05:23 本頁(yè)面
【正文】 置進(jìn)行了改造，如圖乙所示。在水平槽末端與水平地面間放置了一個(gè)斜面，斜面的頂點(diǎn)與水平槽等高且無(wú)縫連接，實(shí)驗(yàn)裝置的其它部分不變。使小球m1仍從斜槽上S點(diǎn)由靜止釋放，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，得到兩球落在斜面上的平均落點(diǎn)M′、P39。、N′，用刻度尺測(cè)量斜面頂點(diǎn)到M′、P′、N′三點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)LL3，則驗(yàn)證兩球碰撞前后動(dòng)量守恒的表達(dá)式為 m1＝m1+m2 （用所測(cè)物理量的字母表示）?！敬鸢浮浚?）AD；（2）BC；（3）m1?OP＝m1?OM+m2?ON；（4）m1＝m1+m2。【解析】（1）根據(jù)動(dòng)量守恒得，m1?OP＝m1?OM+m2?ON，所以本實(shí)驗(yàn)需要用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量mm2，用刻度尺測(cè)量線段OM、ON的長(zhǎng)度，豎直方向的高度不需要測(cè)量，故AD正確、BC錯(cuò)誤；故選：AD。（2）A、每次小球從同一高度滑下，克服摩擦力做的功相同，每次碰撞前速度相同，所以斜槽軌道是否光滑不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故A錯(cuò)誤；B、實(shí)驗(yàn)時(shí)要求兩個(gè)小球發(fā)生對(duì)心碰撞，所以兩小球的半徑必須相等，故B正確；C、本題是根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律計(jì)算碰撞前后的速度大小，所以斜槽軌道末端必須水平，故C正確；D、為了小球m2能飛的更遠(yuǎn)，防止入射球m1反彈，入射球m1的質(zhì)量應(yīng)大于小球m2的質(zhì)量，故不能將小球m2作為入射小球，m1作為被碰小球，故D錯(cuò)誤。故選：BC。（3）因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，則水平位移可以代表小球的初速度，OP是入射球m1不與小球m2碰撞平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，該水平位移可以代表入射球m1碰撞前的速度，OM是入射球m1碰撞后平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，該水平位移可以代表碰撞后小球m2的速度，ON是碰撞后小球m2的水平位移，該水平位移可以代表碰撞后小球m2的速度，當(dāng)所測(cè)物理量滿足表達(dá)式m1?OP＝m1?OM+m2?ON時(shí)說(shuō)明動(dòng)量守恒；（4）碰撞前，m1落在圖中的P′點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為v1．小球m1和m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)在圖中M′點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為v1′，m2的落點(diǎn)是圖中的N′點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為v2． 設(shè)斜面BC與水平面的傾角為α，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：豎直方向：Lsinα＝gt2，水平方向：Lcosα＝vt解得v＝∝，所以只要驗(yàn)證m1＝m1+m2即可。故答案為：（1）AD；（2）BC；（3）m1?OP＝m1?OM+m2?ON；（4）m1＝m1+m2。2．一位同學(xué)利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)。他安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，斜槽與水平槽之間平滑連接，且槽的末端水平。在水平地面上依次鋪上白紙、復(fù)寫紙，記下鉛垂線所指的位置O．選擇兩個(gè)半徑相同的小球開始實(shí)驗(yàn)，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：a．不放球2，使球1從斜槽上某一固定位置由靜止開始滾下，落到記錄紙上留下落點(diǎn)痕跡。多次重復(fù)上述操作。b．把球2放在水平槽末端位置，讓球1仍從原位置由靜止開始滾下，與球2碰撞后，兩球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。多次重復(fù)上述操作。c．在記錄紙上確定M、P、N為三個(gè)落點(diǎn)的平均位置，并用刻度尺分別測(cè)量M、P、N離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度。（1）下列說(shuō)法正確的是 AC 。A．球1的質(zhì)量大于球2的質(zhì)量B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記錄紙可以隨時(shí)移動(dòng)C．在同一組實(shí)驗(yàn)中，每次球1必須從同一位置由靜止釋放D．在同一組實(shí)驗(yàn)中，球2的落點(diǎn)并不重合，說(shuō)明操作中出現(xiàn)了錯(cuò)誤（2）已知球1的質(zhì)量為m1，球2的質(zhì)量為m2，落點(diǎn)的平均位置M、P、N幾乎在同一條直線上。如果m1?OM+m2?ON近似等于 m1?OP ，則可以認(rèn)為驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律。（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求槽末端水平，請(qǐng)你說(shuō)明原因?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解析】（1）A、在實(shí)驗(yàn)中，需要球1的質(zhì)量大于球2的質(zhì)量，這樣球1與球2相碰后球1才不會(huì)反彈而直接向右運(yùn)動(dòng)，故A正確；B、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記錄紙不可以隨時(shí)移動(dòng)，復(fù)寫紙可以移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C、在同一組實(shí)驗(yàn)中，每次球1必須從同一位置由靜止釋放，這樣才能保證每次球1滑到底端時(shí)的速度相等，桿C正確；D、在同一組實(shí)驗(yàn)中，球2的落點(diǎn)并不重合，這是操作中出現(xiàn)的誤差，而不是錯(cuò)誤，故D錯(cuò)誤。故選：AC；（2）動(dòng)量守恒定律是指碰前的動(dòng)量等于碰后的動(dòng)量，而小球平拋時(shí)的初速度應(yīng)該等于水平位移除下落的時(shí)間，由于下落的高度它們都是相等的，故時(shí)間相等，設(shè)時(shí)間為t；則碰前的動(dòng)量為：m1v1＝m1，碰后的動(dòng)量為：m1+m2，即滿足等式m1?OP＝m1?OM+m2?ON即可驗(yàn)證動(dòng)量守恒，所以該空應(yīng)該填“m1?OP”；（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求槽末端水平，原因是小球離開槽末端后做平拋運(yùn)動(dòng)，在空中的飛行時(shí)間相等，可以用水平位移替代小球在碰撞前后的速度。故答案為：（1）AC；（2）m1?OP；（3）如果槽末端保持水平，小球離開槽末端后做平拋運(yùn)動(dòng)，在空中的飛行時(shí)間相等，可以用水平位移替代小球在碰撞前后的速度。題型二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析3．兩位同學(xué)用如圖甲所示裝置，通過(guò)半徑相同的A，B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。（1）實(shí)驗(yàn)中必須滿足的條件是 BC 。A．斜槽軌道盡量光滑以減小誤差B．斜槽軌道末端的切線必須水平C．入射球A每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下D．兩球的質(zhì)量必須相等（2）測(cè)量所得入射球A的質(zhì)量為mA，被碰撞小球B的質(zhì)量為mB，圖甲中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球A從斜軌上的起始位置由靜止釋放，找到其平均落點(diǎn)的位置P，測(cè)得平拋射程為OP；再將小球B放置在軌道末端，讓入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，與小球B相撞，分別找到球A和球B相撞后的平均落點(diǎn)M、N，測(cè)得平拋射程分別為OM和ON．當(dāng)所測(cè)物理量滿足表達(dá)式 mAOP2＝mAOM2+mBON2 時(shí)，則說(shuō)明兩球的碰撞為彈性碰撞。（3）另一同學(xué)也用上述兩球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改裝：如圖乙所示，將白紙、復(fù)寫紙固定在豎直放置的木條上，用來(lái)記錄實(shí)驗(yàn)中球A、球B與木條的撞擊點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先將木條豎直立在軌道
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