高中物理教科版 (2019)选择性必修第一册4 实验：验证动量守恒定律作业课件ppt

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这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修第一册4 实验：验证动量守恒定律作业课件ppt，共28页。

1.实验小组采用如图甲所示的常规方案验证动量守恒定律,实验完成后,该小组将水平木板改为竖直木板再次实验,如图乙所示,B、B'两点在同一水平线上,A、B两小球半径均相同,质量分别为mA和mB。
(1)组装实验装置时,斜槽末端　　　　　(选填“需要”或“不需要”)保持水平;(2)选择A、B两小球的原则是　　　　　　;(填选项前的编号) A.两小球质量满足mA>mBB.两小球质量满足mA(4)正确选择器材后采用图乙所示方案实验,下列说法正确的是　　　　　　。(填选项前的编号) A.测量B'N'、B'P'和B'M'的长度B.测量BN'、BP'和BM'的长度
答案 (1)需要　(2)AC　(3)OM、OP和ON的长度　(4)AD解析 (1)本实验需要小球从斜槽末端离开后做平抛运动,所以斜槽末端需要保持水平。(2)为了使两小球碰撞后A小球不反弹,两小球质量满足mA>mB,故A正确,B错误;为了减小空气阻力对实验的影响,两小球都应该选择质量大、体积小的刚性小球进行实验,故C正确,D错误。(3)采用图甲方案实验时,两小球下落高度相同,所以做平抛运动的时间相同,而两小球碰撞前后的速度分别正比于对应的水平位移大小,所以在验证动量守恒时可直接代入水平位移来间接代替速度,则实验中还必须测量的物理量是OM、OP和ON的长度。
(4)采用图乙方案实验时,设A与B碰撞前瞬间A的速度为v1,碰后瞬间二者的速度分别为v1'和v2',根据动量守恒定律和机械能守恒定律得
速度与运动时间成反比,而下落高度越大运动时间越长,则P'点是A单独抛出时在竖直木板上的撞击点,M'、N'点分别是A与B碰撞后各自在竖直木板上的撞击点,
2.为验证动量守恒定律,某兴趣小组设计了如图甲所示的实验装置,气垫导轨已经调成水平状态,两个滑块A、B分别静置在气垫导轨上,在滑块A的右侧以及滑块B的左侧都安装了弹簧片,滑块A、B的上方安装了宽度相同的遮光片。C、D为固定在气垫导轨上的光电门,用于记录遮光片经过光电门的时间。
(1)某同学进行的实验步骤如下:①测量滑块A、B的质量(含弹簧片及遮光片),分别记为mA、mB;②测量滑块A、B上遮光片的宽度,记为d;③给滑块A一个向右的瞬时冲量,观察滑块A的运动情况及A、B两滑块在相碰后各自的运动情况;④记录下滑块A经过光电门C的时间第一次为Δt1、第二次为Δt2;⑤记录下滑块B经过光电门D的时间Δt3。(2)根据以上实验,完成下列问题(用mA、mB、d、Δt1、Δt2和Δt3等表示):①碰撞前滑块A的速度大小v0=　　　,碰撞后滑块A的速度大小v1=　　　;②碰撞后滑块B的速度大小v2=　　　　　; ③若等式　　　　　　　　成立,则系统动量守恒。
(3)某同学用游标卡尺测得了遮光片的宽度,如图乙所示,遮光片的宽度d=　　　 mm。乙(4)测量多组数据,将所测相关数据代入(2)③的等式中,若在误差允许的范围内成立,可以认为系统动量守恒。
3.某同学在利用气垫导轨、滑块、数字计时器、光电门等器材验证动量守恒定律的实验装置图如图甲所示。该实验用到两个相同的光电门1、2及两个质量分别为m1、m2的滑块1和滑块2,两滑块上分别固定有宽度相同、质量不计的遮光片,滑块1的右侧和滑块2的左侧分别带有一个弹性片(图中未画出)。甲实验过程中,将气垫导轨调节水平后,滑块1、2分别被左右两侧的弹射架水平弹射出去,在两个光电门之间发生正碰后又分别经过光电门1和2返回。
(1)用精度为0.1 mm的游标卡尺测量遮光片的宽度,示数如图乙所示,测得本实验中遮光片的宽度d=　　　　 mm。乙(2)某次测量中,数字计时器记录的遮光片通过光电门的遮光时间为5×10-3 s,则滑块的速度大小为　　　　　　 m/s。 (3)若某次实验过程中,与光电门1连接的数字计时器先后两次记录的遮光时间分别为Δt1、Δt1',与光电门2连接的数字计时器先后两次记录的遮光时间分别为Δt2、Δt2',则验证动量守恒定律的表达式为　　　　　　　(以水平向右为正方向,用题目中的物理量符号表示)。
4.某物理小组利用频闪照片和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验,已知A、B两滑块的质量分别为mA=0.60 kg、mB=0.40 kg,A滑块向右运动,与原来处于静止状态的B滑块碰撞(碰撞时间可忽略不计);碰撞前后共进行了四次拍摄,第一次是在两滑块相撞之前,以后的三次是在碰撞之后,并且A、B滑块在拍摄频闪照片的这段时间内是在20 cm至115 cm这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准),忽略各种阻力影响。试根据频闪照片(闪光时间间隔为0.5 s)回答问题。
(1)根据频闪照片分析可知碰撞发生位置在　　　 cm刻度处; (2)设向右为正方向,由图数据可计算得:A滑块碰撞前的速度为vA=　　　　 m/s,碰撞前系统的总动量p=　　　　 kg·m/s,碰撞后系统的总动量p'=　　　　 kg·m/s。(计算结果保留2位有效数字)
答案 (1)40　(2)0.80　0.48　0.48解析 (1)由于碰撞前后滑块做匀速直线运动,结合图可知A、B碰撞位置在40 cm处。
从第二次到第三次拍照,B从55 cm处运动到85 cm处,所以碰撞后B的速度为vB= =0.60 m/s,则碰撞前系统的总动量为p=mAvA=0.60 kg×0.80 m/s=0.48 kg·m/s碰撞后系统的总动量为p'=mAvA'+mBvB=(0.60×0.4+0.40×0.60) kg·m/s=0.48 kg·m/s。
5.某同学用如图所示的实验装置验证动量守恒定律,所用器材包括:气垫导轨、滑块1(上方安装有宽度为d=5.5 mm的遮光片,左侧有撞针)、滑块2(右侧有橡皮泥)、两个与计算机相连接的光电门A和光电门B、天平等。
安装好器材后进行如下操作:A.将两个光电门A、B隔开一段适当距离固定在导轨上,调节气垫导轨使其水平;B.用天平测出滑块1(含遮光片、撞针)的质量m1,滑块2(含橡皮泥)的质量m2;C.将滑块2放置在两光电门A、B之间,滑块1放在光电门A的右侧,瞬间将滑块1推向滑块2,记下安装在滑块1上的遮光片通过光电门A的遮光时间Δt1;D.两滑块相碰后,撞针插入橡皮泥中,使两个滑块连成一体运动,记下遮光片通过光电门B的遮光时间Δt2;E.只改变滑块的质量,重复上述实验步骤。
(1)某次实验中得到的一组数据为m1=0.210 kg,m2=0.400 kg,Δt1=2.750×10-3 s,Δt2=8.090×10-3 s,计算可得碰撞前两滑块的总动量p1=　　　 kg·m/s,碰撞后两滑块的总动量p2=　　　　 kg·m/s。(结果均保留2位有效数字) (2)由以上实验数据可以得到的结论是　　　　　　　　　　　　　　,引起误差的原因为　　　　　　　　(写出一条原因即可)。
答案 (1)0.42　0.41　(2)在误差允许的范围内滑块1、滑块2在碰撞前后动量守恒　气垫导轨未调水平或空气阻力的影响
(2)在误差允许的范围内滑块1、滑块2在碰撞前后动量守恒;该实验存在误差的可能原因为气垫导轨未调水平、空气阻力的影响等。
6.某同学用小球碰撞验证动量守恒定律,由同种材料制作的两倾斜轨道(倾角相同)和一光滑水平轨道平滑连接并处于同一竖直平面内(如图所示)。实验所需的等大实心小球和空心小球由同种材料制成。首先从右侧轨道某一位置处(做一标记)释放小球1,小球1到达左侧轨道最大高度处(做另一标记);然后将小球2静止在水平轨道处,在右侧轨道第一次释放小球1的同一位置释放小球1,在水平轨道与小球2碰撞后反弹,标记两小球到达斜面最大高度时的位置。
(1)实验中标记的位置为P、Q、M、N,则小球　　　(选填“1”或“2”)是空心小球; (2)为验证碰撞过程动量守恒,实验中需测量的物理量　　　　　　;(填选项前的编号) A.两小球质量m1和m2B.P、Q、M离各自斜面底端的距离x1、x2、x3C.P、Q、N离各自斜面底端的距离x1、x2、x4(3)若满足表达式　　　　　　　　　,则可以验证两小球碰撞过程动量守恒。(用题中测量的物理量的符号表示)
解析 (1)由于小球1、2在水平轨道碰撞后,小球1发生反弹,可知小球1的质量小于小球2的质量,故小球1是空心小球。
(2)由题意可知,小球1从右侧轨道M点由静止释放,到达左侧轨道P点速度为零,当小球2静止放在水平轨道时,碰撞后小球1返回的最高点为N,小球2上升的最高点为Q,设倾斜轨道的倾角为θ,小球每次在倾斜轨道运动的距离为x,小球在水平轨道的速度为v,由机械能守恒定律得

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