1.4 实验：验证动量守恒定律（分层作业）【上好课】-2022-2023学年高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第一册）

第4节 实验：验证动量守恒定律 1、 利用气垫导轨光电门验证动量守恒定律 1．（1）某实验小组用气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，实验装置如图1所示。用天平测得滑块1（包括挡光片）的质量为，滑块2的质量为，若某次用螺旋测微器测量挡光片宽度时的示数如图2所示，则其读数为_____mm； （2）将滑块1向左弹出，与静止的滑块2发生碰撞，碰撞后两滑块粘在一起。与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为和，该实验要验证动量守恒定律，则只需验证_________（用、、、表示）。 2、 利用平抛运动验证动量守恒定律 2．用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2，且m1> m2。在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平木板上的P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。 （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题，确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON。 ①本实验必须满足的条件是______； A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端必须是水平的 C．小球1每次必须从同一位置由静止释放 ②若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为OP＝______。（用m1、m2、OM、ON表示） （2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的是______。 A． B． C． 3、 利用打点计时器验证动量守恒定律 3．某同学设计了一个用打点计时器验证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使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的具体装置如图所示，在小车A后连着纸带，打点计时器的频率为50Hz，长木板下垫有小木片用来平衡摩擦力。 （1）若已得到的纸带如图所示并已测得计数点间的距离，A为运动起始的第一点，则应选___________段计算A的碰前的速度，应选___________段来计算A和B碰后的共同速度。（填“AB”或“BC”、“CD”或”DE”） （2）已测得的小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg由以上的测量可得：碰前两小车的总动量为___________kg·m/s，碰后两小车的总动量为___________kg·m/s。（结果保留3位有效数字） 4、 利用频闪照相验证动量守恒定律 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两滑块的质量分别是、，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20cm至115cm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0.5s）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___________m/s，碰撞前系统的总动量p=___________kg·m/s，碰撞后系统的总动量___________kg·m/s（计算结果保留两位有效数字）。 5、 利用摆球碰撞验证动量守恒定律 5．一研究学习小组某同学设计出如图所示的实验装置来探究“动量守恒定律”，悬挂在O点的单摆由长为l的细线和小球A组成，小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞，且两个小球发生的是弹性碰擅，两小球都可以看作质点，碰后小球A继续向右摆动。 （1）这位同学测得了小球A质量m1，小球B质量m2，细线长度l，碰撞前小球A拉起的角度和碰撞后小球A拉起的角度、小球B竖直下落高度h。为完成实验，还需要测量的物理量有___________________ （2） a球的质量应________b球的质量（填“大于”“小于”或“等于”）。 （3）在实验误差允许范围内，若满足等式_____________（用实验中给的字母表示），则说明两个小球碰撞前后的总动量相等。 6．某同学用如图甲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的遮光片，前方有针）、滑块2（粘有橡皮泥）、两个与计算机相连接的光电门等。 （1）实验步骤如下： A．用游标卡尺测量滑块1上遮光片的宽度d的示数如图乙所示，则d=______mm； B．将两个光电门