作业24 实验：验证动量守恒定律-2023年【暑假分层作业】高一物理（人教版2019必修2+必修3第九章、第十章+选择性必修第一册第一章）

作业24实验：验证动量守恒定律 一、实验原理 动量守恒定律的适用条件是 或者 当发生碰撞时作用时间很短，内力 ——外力，因此碰撞满足动量守恒的条件．在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，若系统所受合外力为零，则系统的动量守恒，则 . 二、实验方案设计 方案1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 (1)质量的测量：用 测量． (2)速度的测量：v＝，式中的d为滑块上挡光板的 ，Δt为数字计时器显示的滑块上的挡光板经过 的时间． (3)碰撞情景的实现：如图所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量． (4)器材：气垫导轨、数字计时器、滑块(带挡光板)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平． (5)验证的表达式： (注意速度的矢量性) 方案2：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 如图甲所示，让一个质量 的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽末端的另一质量 的同样大小的小球发生正碰，之后两小球都做 ． (1)质量的测量：用 测量． (2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等．如果以小球的飞行时间为单位时间，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度．只要测出不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离OP，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离OM和ON，就可以表示出碰撞前后小球的速度． (3)碰撞情景的实现： ①不放被碰小球，让入射小球m1从斜槽上某一位置由 滚下，记录平抛的落点P及水平位移OP. ②在斜槽水平末端放上被碰小球m2，让m1从斜槽同一位置由静止滚下，记下两小球离开斜槽做平抛运动的落点M、N及水平位移OM、ON. (4)器材：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、重垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规． (5)验证的表达式： . 三、实验步骤 不论哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： (1)用天平测出相关质量． (2)安装实验装置． (3)使物体发生一维碰撞，测量或读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格． (4)改变碰撞条件，重复实验． (5)通过对数据的分析处理，验证碰撞过程动量是否守恒． (6)整理器材，结束实验． 一、单选题 1．验证动量守恒定律的实验装置如图所示，测得入射金属球P的质量，直径，需要在斜槽水平段末端放置一个被碰小球Q，现有下列小球，应选用（　　） A．金属球（m=19.0g，d=16mm） B．玻璃球（m=5.4g，d=16mm） C．塑料球（m=3.0g，d=20mm） D．乒乓球（m=2.7g，d=40mm） 2．用如图所示的装置验证动量守恒定律，两球的质量分别为m1、m2（m1>m2），下列说法正确的是（　　） A．需要用秒表测时间 B．斜槽轨道必须光滑 C．M可能是质量为m2的小球的落点 D．可用验证动量守恒定律 3．用如图所示装置也可以验证碰撞中的动量守恒。把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上A位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。小球与轨道间的摩擦可以忽略。图中D、E、F到抛出点B的距离分别为L、L、L。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（　　） A． B． C． D． 4．如图戊所示，用“碰撞实验器”验证动量守恒定律。实验时先让质量为的小球1从斜槽上某一固定位置A由静止开始释放，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的P点。再把质量为的小球2放在水平轨道末端，让小球1仍从位置A由静止释放，两小球碰撞后从轨道末端水平抛出，小球2落到位于水平地面的N点，小球1落到位于水平地面的M点。某同学实验时小球选择错误，使，则两个小球可能的落点分布正确的是___________。 A． B． C． D． 5．在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置： 用图甲所示装置进行实验时，设入射小球的质量为，被碰小球的质量为，两球半径均为r。下列能验证动量守恒定律的表达式为（　　） A． B． C． D． 6．在利用摆球测量小球碰撞前后的速度的实验中，下列说法错误的是（　　） A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长 B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度 C．两小球必须都是钢性球，且质量相同 D．两小球碰后可以粘在一起共同运动 7．某同学使用两个大小相同而质量不等的小球，