知识点49：验证动量守恒定律 基础版-2024届高考物理一轮复习讲义及对应练习

知识点49：验证动量守恒定律 考点一：教材原型实验 【知识思维方法技巧】 题型一：利用气垫导轨研究滑块碰撞时的动量守恒 【典例1基础题】如图甲所示为晓宇同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验装置，利用弹射装置给滑块a一水平向右的速度，使其拖动纸带在气垫导轨上运动，经过一段时间滑块a与静止的滑块b发生相互作用，两滑块碰撞后粘合在一起共同在气垫导轨上运动，在整个过程中打出的纸带如图乙所示．已知两滑块的质量分别用ma、mb表示，纸带上打出相邻两点之间的时间间隔为T. (1)若碰撞过程系统的动量守恒，则需验证的关系式为________； (2)如果将上述物理量均测量出，代入数据后发现碰前的动量略大于碰后的动量，请分析引起实验误差的原因：________. 【典例1基础题对应练习】为了“验证动量守恒定律”．图甲所示的气垫导轨上放着两个滑块，滑块A的质量为500 g，滑块B的质量为200 g．每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器的频率均为50 Hz.调节设备使气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两个滑块以不同的速度相向运动，碰撞后粘在一起继续运动．图乙为纸带上选取的计数点，每两个计数点之间还有四个点没有画出． 甲 乙 （1）判断气垫导轨是否处于水平，下列措施可行的是________(填字母代号)． A．将某个滑块轻放在气垫导轨上，看滑块是否静止 B．让两个滑块相向运动，看是否在轨道的中点位置碰撞 C．给某个滑块一个初速度，看滑块是否做匀速直线运动 D．测量气垫导轨的两个支架是否一样高 （2）根据图乙提供的纸带，计算碰撞前两滑块的总动量大小p1＝________kg·m/s；碰撞后两滑块的总动量大小为p2＝________kg·m/s.多次实验，若碰撞前后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．(结果保留两位有效数字) 题型二：利用平抛研究小球碰撞时的动量守恒 【典例2基础题】如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系． （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量 (填选项前的符号)，间接地解决这个问题． A．小球开始释放高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程 （2）（多选）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复． 接下来要完成的必要步骤是 ．(填选项前的符号) A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON （3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 [用(2)中测量的量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为 [用(2)中测量的量表示]． 【典例2基础题对应练习】某同学用如图(a)所示实验装置来“验证动量守恒定律”，实验原理如图(b)所示． 图(b)中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球A多次从斜轨上由静止释放，找到其平均落地点的位置P.然后，把被碰小球B静置于轨道的水平部分，再将入射小球A从斜轨上由静止释放，与小球B相碰，并且多次重复．实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N. (1)为了确保两小球一样大，该同学实验开始前用游标卡尺测量了两小球的直径都如图(c)所示，则小球的直径为________ mm. (2)对于上述实验操作，下列说法正确的是________． A．应使小球每次从斜轨上相同的位置自由滚下 B．斜槽轨道必须光滑 C．斜槽轨道末端必须水平 D．小球A质量应大于小球B的质量 (3)在本实验中，下列关于入射球A的落点P的说法，正确的是________． A．如果小球每次都从同一点无初速度释放，重复几次的落点P一定是重合的 B．由于偶然因素存在，重复操作时小球落点不重合是正常的，落点应当很分散 C．测定P点位置时，如果重复10次的落点分别为P1、P2、…、P10，则OP应取OP1、OP2、…、OP10的平均值，即OP＝ D．用尽量小的圆把P1、P2、…、P10圈住，这个圆的圆心是小球落点的平均位置P (4)上述实验除需测量线段、、的长度外，还需要测量的物理量有________． A．A、B两点间的高度差h1 B．B点离地面的高度h2 C