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【备战2013】高考物理 考前30天冲刺押题系列实验06 验证动量守恒定律【实验目的】研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒【实验原理】利用图-1的装置验证碰撞中的动量守恒，让一个质量较大的球从斜槽上滚下来，跟放在斜槽末端上的另一个质量较小的球发生碰撞，两球均做平抛运动由于下落高度相同，从而导致飞行时间相等，我们用它们平抛射程的大小代替其速度小球的质量可以测出，速度也可间接地知道，如满足动量守恒式m1v1=m1v1+m2v2，则可验证动量守恒定律进一步分析可以知道，如果一个质量为m1，速度为v1的球与另一个质量为m2，速度为v2的球相碰撞，碰撞后两球的速度分别为v1和v2，则由动量守恒定律有：m1v1+m2v2=m1v1+m2v2【实验器材】两个小球（大小相等，质量不等）；斜槽；重锤线；白纸；复写纸；天平；刻度尺；圆规【实验步骤】1.用天平分别称出两个小球的质量m1和m2；图-22.按图-2安装好斜槽，注意使其末端切线水平，并在地面适当的位置放上白纸和复写纸，并在白纸上记下重锤线所指的位置o点.3.首先在不放被碰小球的前提下，让入射小球从斜槽上同一位置从静止滚下，重复数次，便可在复写纸上打出多个点，用圆规作出尽可能小的圆，将这些点包括在圆内，则圆心就是不发生碰撞时入射小球的平均位置p点（图-40）；4.将被碰小球放在斜槽末端上，使入射小球与被碰小球能发生正碰；5.让入射小球由某一定高度从静止开始滚下，重复数次，使两球相碰，按照步骤(3)的办法求出入球落地点的平均位置m和被碰小球落地点的平均位置n；6.过on在纸上做一条直线，测出om、op、on的长度；7.将数据代入下列公式，验证公式两边数值是否相等（在实验误差允许的范围内）：m1op=m1om+m2on【注意事项】1“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件2测定两球速度的方法，是以它们做平抛运动的水平位移代表相应的速度 3斜槽末端必须水平，检验方法是将小球放在平轨道上任何位置，看其能否都保持静止状态4入射球的质量应大于被碰球的质量5入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手释放小球6实验过程中，实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变7m1op=m1om+m2on式中相同的量取相同的单位即可【误差分析】误差来源于实验操作中，两个小球没有达到水平正碰，一是斜槽不够水平，二是两球球心不在同一水平面上，给实验带来误差每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时作用力就越大，动量守恒的误差就越小应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差下列一些原因可能使实验产生误差：1若两球不能正碰，则误差较大；2斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差；3o、p、m、n各点定位不准确带来了误差；4测量和作图有偏差；5仪器和实验操作的重复性不好，使得每次做实验时不是统一标准【2013高考突破】1(8分)在验证碰撞中的动量守恒的实验中，入射小球在斜槽轨道上释放点的高低对实验影响的下列说法正确的是()a释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小b释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度测量值越精确c释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后总动量之差越小，误差越小d释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越小2(8分)现有下列a、b、c、d四个小球，在做“验证动量守恒定律”的实验时，入射小球、被撞小球应分别选用()a质量20g，直径为3.2cmb质量22g，直径为3.0cmc质量为40g，直径为2.0cmd质量为4g，直径为2.0cm3(8分)在本实验中，产生误差的主要原因是()a碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向b小球在空气中飞行时受到空气阻力c通过复写纸描得的各点，不是理想点，有一定的大小，从而带来作图上的误差d测量长度时有误差4(8分)做“验证碰撞中的动量守恒”实验中，称得小球的质量m10.1kg，m20.05kg，应选_做入射小球斜槽末端边缘在白纸上的投影为o，碰撞前后两球多次落点的平均位置分别为p、m、n，但n点的位置模糊不清请你根据动量守恒和图中的读数判定n点的位置应在_cm的刻度线上【解析】根据入射球质量大于被碰球质量的实验要求，应选质量为m1的小球做入射5(8分)(1)“验证动量守恒定律”的实验装置原来的教科书采用图甲所示的方法，经过编者修改后，现行的教科书采用图乙所示的方法两个实验装置的区别在于：悬挂重垂线的位置不同；图甲中设计有一个支柱(通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后，支柱立即倒下)，图乙中没有支柱，图甲中的入射小球和被碰小球做平抛运动的抛出点分别在通过o、o点的竖直线上，重垂线只确定了o点的位置，比较这两个实验装置，下列说法正确的是()a采用图甲所示的实验装置时，需要测出两小球的直径b采用图乙所示的实验装置时，需要测出两小球的直径c为了减小误差，采用图甲所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑d为了减小误差，采用图乙所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑(2)在做“验证动量守恒定律”的实验中：如果采用(1)题图乙所示装置做实验，某次实验得出小球的落点情况如图丙所示，图中数据单位统一，假设碰撞动量守恒，则碰撞小球质量m1和被碰撞小球质量m2之比m1m2_.6(12分)用如图所示的装置验证动量守恒定律质量为ma的钢球a用细线悬挂于o点，质量为mb的钢球b放在离地面高度为h的小支柱n上，o点到a球球心的距离为l，使悬线在a球释放前张直，且线与竖直线的夹角为.a球释放后摆动到与竖直线夹角处，b球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸d.保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个b球的落点(1)图中s应是b球初始位置到_的水平距离(2)为了验证两球碰撞过程动量守恒，应测得_、_、_、_、_、_、_等物理量(3)用测得的物理量表示碰撞前后a球、b球的动量：pa_，pa_，pb_，pb_.7(12分)在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生对心碰撞，则(1)两小球质量的关系应满足()am1m2bm1m2cm1m2)按照如图所示，安装好实验装置，将斜槽ab固定在桌边，使槽的末端的切线水平，将一斜面bc连接在斜槽末端先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端a处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端a处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置用毫米刻度尺量出各个落点到斜槽末端点b的距离上图中d、e、f点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到b点的距离分别为ld、le、lf.根据该同学的实验，回答下列问题：(1)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的_点，m2的落点是图中的_点；(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式_，则说明碰撞中的动量是守恒的10(12分)如图所示，在实验室用两端带有竖直挡板c和d的气垫导轨和有固定挡板的质量都是m的滑块a和b做“探究碰撞中的守恒”的实验，实验步骤如下：把两滑块a和b紧贴在一起，在a上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住a和b，在a和b的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩