(练习)3 课时分层训练(三) 科学验证：动量守恒定律-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册(鲁科版2019)

课时分层训练(三)　科学验证：动量守恒定律 一、实验原理与操作 1．(多选)在做“验证动量守恒定律”的实验时，关于小球落点的下列说法正确的是(　　) A. 如果小球每一次都从同一点无初速释放，重复几次的落点应该是重合的 B. 由于偶然因素存在，重复操作时小球的落点不重合是正常的，但落点应当比较密集 C. 测定小球的落点P的位置时，如果重复10次的落点分别为P1、P2、P3、…、P10，则lOP应取lOP1、lOP2、lOP3、…、lOP10的平均值，即 lOP＝ D. 用半径尽量小的圆把P1、P2、P3、…、P10圈住，这个圆的圆心就是入射球落点的平均位置P BD　解析：虽然小球每一次都从同一点无初速释放，由于偶然因素，不可能落在同一点，但落点会比较密集，A错误，B正确；关于点P位置的确定，应画一个圈住所有落点且半径最小的圆，该圆的圆心就是落点的平均位置，C错误，D正确。 2．如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B做“验证动量守恒定律”的实验，部分步骤如下： ①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的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。 ②按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与挡板C和D碰撞时，电子计时器自动停表，记下A至C运动的时间t1、B至D运动的时间t2。 ③重复几次取t1、t2的平均值。 请回答以下几个问题： (1)在调整气垫导轨时应注意______________________________________。 (2)应测量的数据还有____________________________________________。 (3)在电动卡销放开前和放开后系统的总动量分别是__________、____________。 解析：(1)为了保证滑块A、B作用后做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平，需要用水平仪加以调试。 (2)要求出A、B两滑块在卡销放开后的速度，需测出A至C运动的时间t1和B至D运动的时间t2 ，并且要测量出两滑块到挡板的距离L1和L2，再由公式v＝求出其速度。 (3)设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA＝，vB＝。碰前两滑块静止，v＝0，系统的总动量为0，碰后两滑块的总动量为(M＋m)－M。 答案：(1)用水平仪调整气垫导轨水平　(2)A至C的距离L1、B至D的距离L2　(3)0　(M＋m)－M 二、数据处理与分析 3．某同学设计了一个用打点计时器做“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使之做匀速运动，然后与原来静止的小车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图甲所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长木板一端垫着小木片以平衡摩擦力。 甲 (1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(标在图上)。A为运动起点，则应该选择________段来计算A碰前的速度，选择________段来计算A和B碰后的共同速度。(均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”) 乙 (2)已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg，由以上测量结果可得碰前m1v0＝________kg·m/s；碰后(m1＋m2)v共＝________kg·m/s。由此得出结论：_____________________________________________________。 解析：(1)分析纸带上的点迹可以看出，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度，故BC段能准确地描述小车A碰前的运动情况，应当选择BC段计算小车A碰前的速度。而DE段内小车运动稳定，故应选择DE段计算A和B碰后的共同速度。 (2)小车A碰撞前的速度 v0＝＝ m/s＝1.050 m/s 小车A在碰撞前 m1v0＝0.40×1.050 kg·m/s＝0.420 kg·m/s A和B碰后的共同速度 v共＝＝ m/s＝0.695 m/s A和B碰撞后 (m1＋m2)v共＝(0.20＋0.40)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s 结论：在误差允许的范围内，碰撞前、后系统的动量守恒。 答案：(1)BC　DE　(2)0.420　0.417　在误差允许的范围内，碰撞前、后系统的动量守恒 4．某同学用图甲所示装置利用半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，图中CQ为斜槽，QR为水平槽，二者平滑相接，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹；重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，