1.4 实验：验证动量守恒定律-2020-2021学年高二物理课时同步练（新教材人教版选择性必修第一册）

第一单元 动量守恒定律 第4课 实验：验证动量守恒定律 一、基础巩固 1．某同学用如图所示装置来验证动量守恒定律，实验过程如下： ①安装固定斜槽，用重锤线确定槽口末端点对应水平地面投影点，记作O； ②将质量为m1的小球放在斜槽适当位置，释放小球，多次重复操作，确定小球落下时的平均位置记为B； ③把小球m2静止放在斜槽末端，再次释放小球m1，让两个小球发生碰撞，多次重复操作，记录m1、m2两小球落点的平均位置分别为A、C； ④用刻度尺测量A、B、C各点到O点的距离，分别为记为xOA、xOB、xOC。 请回答下列问题： （1）在进行实验时满足的条件是（_______） A．斜槽必须光滑 B．斜槽末端切线必须水平且必须测量轨道末端到地面的距离 C．实验中应用大小相同的小球且m1要大于m2 D．实验中m1每次必须从同一高度由静止滚下 （2）只要关系式_____________（用题中给出的物理量表示）成立，则说明两球碰撞过程动量守恒。 2．某同学利用两个半径相同的小球及斜槽“探究碰撞中的不变量”，把被碰小球M1置于斜槽末端处，如图所示．所测得数据如图表。 小球质量/g 小球水平射程/cm M1 M2 20.9 32.6 56.0 12.5 67.8 （1）若把平抛时间设为单位时间1s，则碰前M2与其做平抛运动的水平初速度v2的乘积M2v2＝_kg·m/s，碰后各自质量与其做平抛运动的水平初速度的乘积之和M2v2′＋M1v1′＝________kg·m/s。(结果均保留3位有效数字) （2）实验结论是_____________________________________。 3．某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置C由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P、为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，，米尺的零点与O点对齐．（注意MA>MB） （1）碰撞后B球的水平射程应为_____cm （2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答：____________（填选项号）。 A．测量A球或B球的直径 B．测量A球和B球的质量 C．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 D．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 E．测量G点相对于水平槽面的高度 （3）、实验所需验证的表达式为：___________。 4．（1）用如图1所示的装置，来验证碰撞过程中的动量守恒．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，A、B两球的质量之比mA：mB＝3：1．先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P，重复10次，得到10个落点．再把B球放在水平槽上的末端R处，让A球仍从同一高度处由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次．A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图2所示，其中米尺的零点与O点对齐． ①碰撞后A球的水平射程应取_____________cm． ②本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度．下面的实验条件中，可能不能使小球飞行的水平距离的大小表示为水平初速度大小的是__________________． A．使A、B两小球的质量之比改变为5：1 B．升高小球初始释放点的位置 C．使A、B两小球的直径之比改变为1：3 D．升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度 ③利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量与碰撞后的总动量的比值为_________．（结果保留三位有效数字） 5．在用如图所示的装置验证动量守恒的试验中 （1）在验证动量守恒定律的实验中，必须要求的条件是：______ A、轨道是光滑的． B、轨道末端的切线是水平的． C、ｍ1和ｍ2的球心在碰撞的瞬间在同一高度． D、碰撞的瞬间ｍ1和ｍ2球心连线与轨道末端的切线平行． E、每次ｍ1都要从同一高度静止滚下． （2）在验证动量守恒定律的实验中，必须测量的量有：______ A、小球的质量ｍ1和ｍ2． B、小球的半径r． C、桌面到地面的高度Ｈ． D、小球ｍ1的起始高度ｈ． E、小球从抛出到落地的时间ｔ． F、小球ｍ1未碰撞飞