《创新设计》2016年高考物理一轮复习word版训练实验验证动量守恒定律.doc

实验 验证动量守恒定律 1.气垫导轨(如图 10 所示)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面 之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的 阻力。为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为 a 的滑块，每个滑 块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为 b。 气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动， 两滑块相碰后粘在一起继续运动。图 11 为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分， 在纸带上以相同间距的 6 个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度 x1、x 2 和 x3。若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为 _、_，两滑块的总动量大小为_；碰撞后两滑块的总动量大小为 _。重复上述实验，多做几次。若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的 范围内相等，则动量守恒定律得到验证。 图 10 图 11 解析 打点周期 T ，打 x1、x 2、x 3 均用时 。碰前其中一滑块的动量 1b 5b p1mv 1m a 0.2abx 1， x1t bx15 碰前另一滑块的动量 p2mv 2m a 0.2abx 3， x3t bx35 故碰前总动量 pp 1p 20.2ab(x 1x 3)， 同理碰后总动量 p2m 0.4 abx2。 x2t 答案 0.2abx 1 0.2abx 3 0.2ab(x 1x 3) 0.4abx 2 2为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量 )，某同学选取了两个材质相同，体积不等 的立方体滑块 A 和 B，按下述步骤进行实验： 步骤 1：在 A、B 的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体； 步骤 2：安装好实验装置如图 12，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽， 倾斜槽和水平槽由一小段弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨 道等高且适当远处装一台数码频闪照相机； 图 12 步骤 3：让滑块 B 静置于水平槽的某处，滑块 A 从斜槽某处由静止释放，同时开始频 闪拍摄，直到 A、B 停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片； 步骤 4：多次重复步骤 3，得到多幅照片、挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度 尺紧靠照片放置，如图 13 所示。 图 13 (1)由图分析可知，滑块 A 与滑块 B 碰撞发生的位置_ 。 在 P5、P 6 之间 在 P6 处 在 P6、P 7 之间 (2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是_。 A、B 两个滑块的质量 m1 和 m2 滑块 A 释放时距桌面的高度 频闪照相的周期 照片尺寸和实际尺寸的比例 照片上测得的 x45、x 56 和 x67、x 78 照片上测得的 x34、x 45、x 56 和 x67、x 78、x 89 滑块与桌面间的动摩擦因数 写出验证动量守恒的表达式_。 (3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议： _。 解析 (1)由图可得 x123.00 cm，x 232.80 cm，x 342.60 cm，x 452.40 cm，x 562.20 cm，x 671.60 cm，x 781.40 cm，x 891.20 cm。根据匀变速直线运动的特点可知 A、B 相撞的位置在 P6 处。 (2)为了探究 A、B 相撞前后动量是否守恒，就要得到碰撞前后的动量，所以要测量 A、B 两个滑块的质量 m1、m 2 和碰撞前后的速度。设照相机拍摄时间间隔为 T，则 P4 处的速度为 v4 ，P 5 处的速度为 v5 ，因为 v5 ，所以 A、B x34 x452T x45 x562T v4 v62 碰撞前在 P6 处的速度为 v6 ；同理可得碰撞后 AB 在 P6 处的速度为 x45 2x56 x342 T v6 。若动量守恒则有 m1v6(m 1m 2)v6，整理得 m1(x452x 56x 34) 2x67 x78 x892T (m 1m 2)(2x67x 78x 89)。因此需要测量或读取的物理量是。 (3)若碰撞前后都做匀速运动则可提高实验的精确度。 答案 (1