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-資料下載頁
2025-04-05 05:23本頁面
【正文】 然將a球拉至懸線與豎直線夾角為α由靜止釋放，碰撞過程中，動(dòng)量守恒，碰撞過程中系統(tǒng)總動(dòng)量不變。貼一小塊膠布后，系統(tǒng)動(dòng)能損失變大，兩球作用的時(shí)間變長，b球獲得的速度變小，則碰撞后b球水平位移減小，a球碰后速度較之前變大，則碰后輕質(zhì)指示針被推移的夾角β變大，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。故選：BD。（4）碰撞過程中動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒，選取向左為正方向，則有：mav0＝mava+mbvb，聯(lián)立可得：②當(dāng)α＝90176。時(shí)，cosα＝0，則：m/s ③由乙圖可知，cosα＝0時(shí)s2＝④聯(lián)立①④，代入數(shù)據(jù)可得：vb＝3m/s ⑤將③⑤代入②可得：故答案為：（1），；（2）；（3）BD；（4）題型五 碰撞中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、DIS傳感器或頻閃照相機(jī)測速8．在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)采用了不同的實(shí)驗(yàn)方案（1）如圖1所示，甲同學(xué)利用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。①實(shí)驗(yàn)中，斜槽軌道末端 A 。（填選項(xiàng)前的字母）A．必須水平 B．要向上傾斜 C．要向下傾斜②若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2．實(shí)驗(yàn)要求m1?。尽2；r1?。健2．（填“＞”，“＜”或“＝”）③圖1中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射小球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測量平拋射程OP．然后，把被碰小球m2靜置于軌道水平部分的末端，再將入射小球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)?？諝庾枇雎圆挥?jì)。接下來要完成的必要步驟是 ADE 。（填選項(xiàng)前的字母）A．測量兩個(gè)小球的質(zhì)量mm2B．測量小球m1開始釋放高度hC．測量拋出點(diǎn)距地面的高度HD．分別找到mm2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE．測量平拋射程OM、ONF．測量兩個(gè)小球的半徑rr2④若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為 m1?OP＝m1?OM+m2?ON ；若碰撞是彈性碰撞，則還可以寫出的表達(dá)式為 m1?OP2＝m1?OM2+m2?ON2 。（用③問中測量的量表示）（2）如圖2所示，乙同學(xué)利用此裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。水平氣墊導(dǎo)軌（軌道與滑塊間摩擦力忽略不計(jì)）上裝有兩個(gè)光電計(jì)時(shí)裝置C和D，可記錄遮光片的遮光時(shí)間；滑塊A、B靜止放在導(dǎo)軌上。乙同學(xué)按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：a．測量滑塊A的質(zhì)量mA，滑塊B的質(zhì)量mB；b．測量滑塊A的遮光片的寬度d1，滑塊B的遮光片的寬度d2；c．給滑塊A一個(gè)向右的瞬時(shí)沖量，讓滑塊A與靜止的滑塊B發(fā)生碰撞后，B、A依次通過光電計(jì)時(shí)裝置D；d．待B、A完全通過光電計(jì)時(shí)裝置D后用手分別按?。籩．記錄光電計(jì)時(shí)裝置C顯示的時(shí)間t1和裝置D顯示的時(shí)間tt3。①完成上述實(shí)驗(yàn)步驟需要的實(shí)驗(yàn)器材有 托盤天平（帶砝碼）、刻度尺（或游標(biāo)卡尺）??；②按照乙同學(xué)的操作，若兩滑塊相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為 ??；兩滑塊碰撞過程中損失的機(jī)械能為 。（用實(shí)驗(yàn)中的測量量表示）（3）通過實(shí)驗(yàn)來“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”，不論采用何種方案，都要測得系統(tǒng)內(nèi)物體作用前后的“速度”，請比較分析甲、乙同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，分別說明在測得“速度”的方法上有何不同?！〖淄瑢W(xué)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，相同高度落地時(shí)間相同，水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，因此用水平射程替代速度，是間接的方法；乙同學(xué)是用一小段時(shí)間間隔的平均速度來表示滑塊通過光電計(jì)時(shí)裝置的瞬時(shí)速度的，利用了極限思想?！ 敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解析】（1）①A、“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平，故A正確，BC錯(cuò)誤；故選：A②為保證在碰撞后入碰小球的速度仍然向前，則需要入碰小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量，即。m1＞m2③要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律，即驗(yàn)證：m1v1＝m1v2+m2v3，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得：m1v1t＝m1v2t+m2v3t，得：m1OP＝m1OM+m2ON，因此實(shí)驗(yàn)需要測量：兩球的質(zhì)量、小球的水平位移，故選：ADE。④小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相同，它們在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)量守恒，則m1v0＝m1v1+m1v2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，代入得：m1?OP＝m1?OM+m2?ON；若碰撞是彈性碰撞，則：即：m1?OP 2 ＝m1?OM2 +m2?ON2（2）①根據(jù)題目中實(shí)驗(yàn)的步驟，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的原理可知，還沒有測量的物理量為滑塊的質(zhì)量以及遮光片的寬度，所以需要的實(shí)驗(yàn)器材為托盤天平（帶砝碼）、刻度尺（或游標(biāo)卡尺）；②若兩滑塊相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為：mAv1＝mAv2+mBv3三個(gè)速度分別為：聯(lián)立可得：；兩滑塊碰撞過程中損失的機(jī)械能：＝（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理可知，方案（1）甲同學(xué)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，相同高度落地時(shí)間相同，水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，因此用水平射程替代速度，是間接的方法；乙同學(xué)是用一小段時(shí)間間隔的平均速度來表示滑塊通過光電計(jì)時(shí)裝置的瞬時(shí)速度的，利用了極限思想。故答案為：（1）①A；②＞；＝；③ADE；④m1?OP＝m1?OM+m2?ON； m1?OP 2 ＝m1?OM2 +m2?ON2（2）①托盤天平（帶砝碼）、刻度尺（或游標(biāo)卡尺）②；（3）甲同學(xué)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，相同高度落地時(shí)間相同，水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，因此用水平射程替代速度，是間接的方法；乙同學(xué)是用一小段時(shí)間間隔的平均速度來表示滑塊通過光電計(jì)時(shí)裝置的瞬時(shí)速度的，利用了極限思想。19
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