知识点49：验证动量守恒定律 提高版-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提高题】如图甲所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且选择mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下： ①调节气垫导轨成水平状态； ②轻推滑块A，测得A通过光电门G1的遮光时间为t1； ③A与B相碰后，B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和t3. 回答下列问题： （1）用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为____________ mm； （2）实验中选择mA大于mB的目的是：____________________________________ ________________________________________________________________________； （3）碰前A的速度为___________________． （4）利用所测物理量的符号表示动量守恒成立的式子为：________________. 【典例1提高题对应练习】某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差． (1)下面是实验的主要步骤： ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨空腔内通入压缩空气； ③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑤把滑块2放在气垫导轨的中间； ⑥先________________，然后________________，让滑块带动纸带一起运动； ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图乙所示； ⑧测得滑块1的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g. (2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为______ kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________ kg·m/s(均保留三位有效数字)． (3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因：_____________________________________ ______________________________________________________________________________. (3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦． 题型二：利用平抛研究小球碰撞时的动量守恒 【典例2提高题】在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作： ①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； ②将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B； ③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C。 (1)若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1________m2。(选填“＞”“＝”或“＜”) (2)为完成本实验，必须测量的物理量有________。 A.小球a开始释放的高度h B.木板水平向右移动的距离l C.a球和b球的质量m1、m2 D.O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3 (3)在实验误差允许的范围内，若动量守恒，其关系式应为________________________________。 【典例2提高题对应练习】如图甲，某实验小组采用常规方案验证动量守恒定律．实验完成后，该小组又把水平木板改为竖直木板再次实验，如图乙所示．图中小球半径均相同、质量均已知，且mA>mB，B、B′ 两点在同一水平线上． （1）若采用图甲所示的装置，实验中还必须测量的物理量是___________． （2）若采用图乙所示的装置，下列说法正确的是____________________． A．必需测量BN、BP和BM的距离 B．必需测量B′N、B′P和B′M的距离 C．若＝＋，则表明此碰撞动量守恒 D．若＝＋，则表明此碰撞动量守恒 考点二：实验器材的改进