考点21 实验：验证动量守恒定律-【金版教程】2024高考物理一轮总复习首选用卷课件PPT（新教材）

考点21　实验：验证动量守恒定律 1 狂刷小题·夯基础 2 本课结束 51 题组一　基础与经典题 1．如图甲所示，在做验证动量守恒定律实验时，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。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力。 (1)若打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)。A为打下的第一点，则应选________段来计算A的碰前速度，应选________段来计算A和B碰后的共同速度。(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”) (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总动量为___________ kg·m/s，碰后总动量为________ kg·m/s。实验结论：____________。(计算结果保留三位有效数字) 答案　(1)BC　DE　(2)1.26　1.25　在误差允许的范围内，碰撞前后系统动量守恒 解析　(1)推动小车A由静止开始运动，故小车A有加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，由纸带上的点迹规律可知BC段为A匀速运动的阶段，故选BC段计算A碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过的位移相同，由以上分析可知应选DE段来计算A和B碰后的共同速度。 (2)由题图乙可知，BC＝31.50 cm＝0.3150 m，DE＝20.85 cm＝0.2085 m；碰前A的速度：v1＝ eq \f(BC,t1)＝ eq \f(0.3150,5×0.02) m/s＝3.15 m/s，碰后A、B的共同速度：v2＝ eq \f(DE,t2)＝ eq \f(0.2085,5×0.02) m/s＝2.085 m/s；碰前总动量：p1＝m1v1＝0.40×3.15 kg·m/s＝1.26 kg·m/s，碰后总动量：p2＝(m1＋m2)v2＝0.60×2.085 kg·m/s≈1.25 kg·m/s，由此可说明在误差允许的范围内，碰撞前后系统动量守恒。 2．用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块A和B相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。 (1)实验前需要调节气垫导轨水平：在导轨上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为t1、t2，若t1________(填“>”“＝”或“<”)t2，则说明气垫导轨水平。 (2)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，A与B碰撞后A再次通过光电门1的时间为Δt2，滑块B通过光电门2的时间为Δt3。为完成该实验，还必须测量的物理量有________。 A．挡光片的宽度d B．滑块A的总质量m1 C．滑块B的总质量m2 D．光电门1到光电门2的间距L (3)若滑块A和B组成的系统在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为：______________________(用已知量和测量量表示)。 答案　(1)＝　(2)BC (3)m1 eq \f(1,Δt1)＝m2 eq \f(1,Δt3)－m1 eq \f(1,Δt2) 解析　(1)当气垫导轨水平时，滑块A在导轨上做匀速直线运动，所以滑块A经过两光电门时用时相等，即t1＝t2。 (2)本实验需要验证动量守恒定律，所以在实验中必须要测量滑块A、B各自的总质量和碰撞前后的速度，速度可以根据挡光片的宽度和滑块通过光电门的时间求解，两滑块上挡光片宽度相等，其宽度可以在数据处理的过程中消去，所以不需要测量挡光片的宽度，故选B、C。 (3)根据速度公式可知，碰前A的速度大小为v0＝ eq \f(d,Δt1)，碰后A的速度大小为v1＝ eq \f(d,Δt2)，B的速度大小为v2＝ eq \f(d,Δt3)，设碰撞前A的运动方向为正方向，根据动量守恒定律可知，应验证的表达式为：m1v0＝m2v2－m1v1，联立并化简可得：m1 eq \f(1,Δt1)＝m2 eq \f(1,Δt3)－m1 eq \f(1,Δt2)。 3.某同学用如图所示的实验装置来验证动量守恒定律。他进行了如下操作：①将固定在铁架台上的斜槽轨道末端调整水平；②将质量为m1的小球1从斜槽上适当的某点A由静止释放，离开斜槽末端时的速度记为v1；③将质量为m2的小球2放在斜槽轨道末端并保持静止；④小球1从斜槽上A点由静止释放，在斜槽末端与小球2碰撞，碰后小球1和小球2的速度分别记为v1′、v2′，并离开斜槽末端。实验要验证的表达式为m1v1＝m1v1′＋m2v2′。 (1)实验中直接测定小球碰