實驗9-驗證動量守恒定律(考點解讀)高考物理一輪復習實驗專題考點全析(編輯修改稿)
2025-04-05 05:23 本頁面
【文章內容簡介】 末端右側并與軌道接觸，讓入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，撞擊點為B39。；然后將木條平移到圖中所示位置，入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，確定其撞擊點P；再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，與球B相撞，確定球A和球B相撞后的撞擊點分別為M’和N’．測得B39。與N39。，P39。，M39。各點的高度差分別為hhh3若所測物理量滿足表達式?。剑健r，則說明球A和球B碰撞中動量守恒?！敬鸢浮恳娫囶}解答內容【解析】（1）A、“驗證動量守恒定律”的實驗中，是通過平拋運動的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運動，對斜槽是否光滑沒有要求，故A錯誤；B、要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，故B正確；C、要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；D、為了使小球碰后不被反彈，要求入射小球質量大于被碰小球質量，故D錯誤；故選：BC。（2）小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相同，它們在空中的運動時間t相等，它們的水平位移x與其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若兩球相碰前后的動量守恒，則mAv0＝mAv1+mBv2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t代入得：mAOP＝mAOM+mBON，若碰撞是彈性碰撞，則機械能守恒，由機械能守恒定律得：mAv02＝mAv12+mBv22，將OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t代入得：mAOP2＝mAOM2+mBON2。（3）小球做平拋運動，在豎直方向上：h＝gt2，平拋運動時間：t＝，設軌道末端到木條的水平位置為x，小球做平拋運動的初速度：vA＝，vA′＝，vB′＝，如果碰撞過程動量守恒，則：mAvA＝mAvA′+mBvB′，將vA＝，vA′＝，vB′＝，代入上式，解得：＝＝故答案為：（1）BC；（2）mAOP2＝mAOM2+mBON2；（3）＝＝。4．為了驗證碰撞中的動量和能量是否守恒，某同學選取了兩個體積相同、質量相差比較大的小鋼球，按下述步驟做了實驗：A．用天平測出兩小球的質量（分別為m1和m2，且m1＞m2）；B．按圖示安裝好實驗器材，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，將一斜面BC連接在斜槽末端；C．先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點位置；D．將小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2在斜面上的落點位置；E．用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離。圖中D、E、F點是該同學記下小球在斜面上的落點位置，到B點的距離分別為LD、LE、LF。根據(jù)該同學的實驗，回答下列問題：（1）在不放小球m2時，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點在圖中的 E 點，把小球m2放在斜槽末端邊緣處，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，碰后小球m1的落點在圖中的 D 點。（2）若碰撞過程中，滿足表達式 ，則該碰撞過程動量守恒；若碰撞過程中，滿足表達式 m1LE＝m1LD+m2LF ，則該碰撞過程能量守恒（用mmLD、LE、LF表示）。（3）若碰撞過程中，動量和能量均守恒，則下列表達式正確的是 A 。A. B．LE+LD＝LFC.【答案】見試題解答內容【解析】（1）在不放小球m2時，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點在圖中的E點。把小球m2放在斜槽末端邊緣處，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，碰后m2速度較大，落在F點，小球m1速度較小，落在D點。（2）小球碰撞后做平拋運動，假設斜面傾角為θ，水平方向的位移：Lcosθ＝v0t豎直方向的位移：解得：落點D、E、F對應的平拋初速度為vD、vE、vF，則根據(jù)動量守恒定律：m1vE＝m1vD+m2vF結合上述平拋運動速度的表達式得：根據(jù)能量守恒定律結合上述平拋運動速度的表達式得m1LE＝m1LD+m2LF（3）若碰撞過程中，動量和能量均守恒，則：m1LE﹣m1LD＝m2LF則：解得：，故A正確，BC錯誤。故選：A。故答案為：（1）E，D；（2），m1LE＝m1LD+m2LF；（3）A題型三 碰撞中通過斜面平拋規(guī)律測速5．如圖甲所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。實驗中使用半徑相同的彈性小球1和2．先安裝好實驗裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，記下重垂線所指的位置O。接下來的實驗步驟如下：步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，落在地面上。重復多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置P；步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置B，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞，重復多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置M，N；步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M，P，N離O點的距離，即線段OM，OP，ON的長度LOM，LOP，LON。（1）對于上述實驗操作，下列說法正確的是 ACD 。A．應使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止?jié)L下 B．斜槽軌道必須光滑C．斜槽軌道末端必須水平 D．小球1質量應大于小球2的質量（2）上述實驗除需測量線段OM，OP，ON的長度外，還需要測量的物理量是 C 。A．A，B兩點間的高度差h1 B．B點離地面的高度h2C．小球1和小球2的質量m1，m2 D．小球1和小球2的半徑r（3）當所測物理量滿足表達式 m1LOP＝m1LOM+m2LON?。ㄓ盟鶞y物理量的字母表示）時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律。如果還滿足表達式 m1LOP2＝m1LOM2
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