【名师一号】高考物理一轮 142实验 验证动量守恒定律双基练 新人教版.docVIP

2014名师一号高考物理一轮双基练：14-2实验：验证动量守恒定律a级双基达标1用斜槽“验证动量守恒定律”的主要步骤为：a测出球的直径和质量m1、m2，若m1m2，则用质量为_的球作为入射球b把被碰球放在斜槽末端，让入射球从斜槽上同一高度滚下，与被碰球做正碰，重复多次，找出落点的平均位置c使入射球从斜槽上某一固定高度滚下，重复多次，找出落点的平均位置d测出入射球碰撞前后落点的水平距离和被碰球落点的水平距离e调整斜槽末端，使槽口的切线_以上步骤合理的排列顺序是_解析为保证两小球碰后速度同向，即入射小球不能反弹，必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量，所以m2作为入射小球；小球离开斜槽后为了确保做平抛运动的速度方向水平，则必须使槽口的切线水平；合理的排列顺序是aecbd.答案m2水平aecbd2气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验现提供以下实验器材：(名称、图象、编号如练图1421所示)练图1421利用以上实验器材还可以完成“验证动量守恒定律”的实验为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m1v0(m1m2)v(1)针对此原理，我们应选择的器材编号为：_.(2)在我们所选的器材中：_器材对应原理中的m1(填写器材编号)解析(1)滑块在水平气垫导轨上相互作用时应满足动量守恒，碰撞前后滑块的速度可以根据v求得，其中d是遮光板的宽度，t是滑块通过光电门的时间，故针对此原理应选择的器材编号为a、b、c.(2)由于是利用v求滑块的速度，滑块b有遮光板，而滑块c没有遮光板，故先运动的滑块应选b.答案(1)abc(2)b3某同学设计了一个用打点计时器研究“动量守恒定律”的实验：在小车a的前端粘有橡皮泥，推动小车a使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如练图1422所示，在小车a后连着纸带练图1422(1)长木板右端下面垫放一小木片的原因是_(2)若已获得的打点纸带如练图1422所示，a为运动的起点，各计数点间距分别记为ab、bc、cd和de，用天平测得a、b两车的质量分别为ma、mb，则需验证的表达式为：_.解析(1)长木板右端下面垫放一小木片，目的是能使小车拖着纸带在木板上匀速运动，即平衡摩擦力(2)从图中可以看出，b到c的时间等于d到e的时间，所以可以用bc代表小车碰前的速度，用de代表碰后的速度，根据动量守恒定律可得：mabc(mamb)de.答案(1)平衡摩擦力(2)mabc(mamb)de4如练图1423所示，在验证动量守恒定律的实验中，将一个质量为m1的钢球a多次从斜槽轨道上端紧靠固定挡板处由静止释放，这个钢球经过斜槽轨道后由水平轨道飞出，在地面上落点的平均位置为p点然后在水平轨道末端放置一个质量为m2的胶木球b(a、b两球的半径相等)，将a球仍然多次从斜槽轨道的同一位置由静止释放，和球b发生碰撞，碰后两球分别落到地面上，根据两球落在地面的痕迹确定两球各自的落地点的平均位置分别为m点和n点水平轨道末端重垂线指向地面的o点，测得omx1，opx2，onx3.重力加速度为g.练图1423(1)若测量出水平轨道到地面的高度为h，则与b两球相碰前的瞬间a球的速度v1_.(2)在允许误差范围内，当m1、m2、x1、x2、x3满足关系式_时，就表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒解析(1)a球碰前的落点为p点，根据平抛运动知识可得：hgt2，x2v1t，联立解得v1x2.(2)由第(1)问的方法可得，a球碰后的速度为v2x1，b球碰后的速度为v3x3.根据动量守恒定律可得m1v1m1v2m2v3，解得m1x2m1x1m2x3.答案(1)x2(2)m1x2m1x1m2x3b级能力提升1在“验证动量守恒定律”的实验中：(1)在确定小球落地点的平均位置时通常采用的做法是_，其目的是减小实验中的_(选填“系统误差”或“偶然误差”)(2)入射小球每次必须从斜槽上_滚下，这是为了保证入射小球每一次到达斜槽末端时速度相同(3)入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，在m1m2时，实验中记下了o、m、p、n四个位置(如练图1424所示)，若满足_(用m1、m2、om、op、on表示)，则说明碰撞中动量守恒；若还满足_(只能用om、op、on表示)，则说明碰撞前后动能也相等练图1424解析(3)从图中可以看出，m、n分别是碰后两球的落地点的位置，p是碰前入射小球的落地点的位置，用op代表入射小球碰前的速度，用om代表入射小球碰后的速度，用on代表被碰小球碰后的速度碰前的总动量为：m1op，碰后的总动量为：m1omm2on，碰前的总动量与碰后的总动量近似相等，就验证了碰撞中的动量守恒，即m1opm1omm2on.若碰撞前后动能相等，则有：m1(op)2m1(om)2m2(on)2，联立解得：oponom.答案(1)用圆规画一个尽可能小的圆把所有的落点圈在里面，圆心即平均位置偶然误差(2)同一位置由静止开始(3)m1opm1omm2onoponom2某同学利用计算机模拟a、b两球碰撞来验证动量守恒，已知a、b两球质量之比为23，用a球作入射球，初速度为v11.2 m/s，让a球与静止的b球相碰，若规定以v1的方向为正，则该同学记录碰后的数据中，肯定不合理的是_序号abcdv1/(ms1)0.480.601.200.24v2/(ms1)0.480.401.600.96解析根据碰撞特点：动量守恒、碰撞后机械能不增加、碰后速度特点可以判断不合理的是b、c.答案bc3在“验证碰撞中的守恒量”的实验中，也可以探索mv2这个量(对应于动能)的变化情况练图1425(1)若采用弓形弹片弹开滑块的方案，如练图1425所示，弹开后的mv2的总量_弹开前mv2的总量，这是因为_(2)若采用练图1425所示的方案，碰撞前mv2的总量_碰后mv2的总量，说明弹性碰撞中，_守恒(3)若采用练图1425所示的方案，碰撞前mv2的总量_碰后mv2的总量，说明非弹性碰撞中，存在_损失答案(1)大于弹片的弹性势能转化为滑块的动能(2)等于机械能(3)大于机械能4.练图1426气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板c和d的气垫导轨以及滑块a和b来探究碰撞中的不变量，实验装置如练图1426所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：a用天平分别测出滑块a、b的质量ma、mb.b调整气垫导轨，使导轨处于水平c在a和b间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止地放置在气垫导轨上d用刻度尺测出a的左端至c板的距离l1.e按下开关放开卡销，同时使分别记录滑块a、b运动时间的计时器开始工作当a、b滑块分别碰撞c、d挡板时停止计时，记下a，b分别到达c、d的运动时间t1和t2.(1)实验中还应测量的物理量是_(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，上式中算得的a、b两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是_(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？若能，请写出表达式_.解析(1)要测量b的速度必须要先测出b的位移和所用时间，故还应测量的物理量为b的右端至d板的距离l2.(2)因为碰撞之前两物体都静止即总动量为零，所以要得出守恒的量是mv的矢量和，需得到关系式mamb0.给验证带来误差的原因有测量时间、距离等存在误差