1.4 实验：验证动量守恒定律（分层作业 ）-【上好课】高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第一册）

第4节 实验：验证动量守恒定律 一、实验器材及原理 1．（2022·全国·高二假期作业）如图所示，气垫导轨是一种常见的物理实验装置，导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，使导轨上的滑块运动时受到的阻力可以忽略不计。在“验证机械能守恒”实验中，研究滑块在无重物牵引下运动时是否满足机械能守恒，则气垫导轨应处于 （选填“水平”或“倾斜”）状态；在“研究滑块碰撞时的动量是否守恒”实验中，气垫导轨应处于 （选填“水平”或“倾斜”）状态。 2．（2023春·河北沧州·高二校考阶段练习）如图1所示，在“验证动量守恒定律”实验中，A、B两球半径相同。先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，从轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点，O点是轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。 （1）为了尽量减小实验误差，A球碰后要沿原方向运动，两个小球的质量应满足m1 m2（选填“>”或“<”）。 （2）关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是 。 A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端必须水平 C．B球每次的落点一定是重合的 D．实验过程中，复写纸和白纸都可以移动 （3）已知A、B两个小球的质量m1、m2，三个落点位置与O点距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。 3．（2023春·广东江门·高二校考阶段练习）如图甲所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。如图乙所示，M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，A球的落点是P点。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点。 （1）本实验中，要想更准确的确定小球平均落点位置，需要借助哪种实验仪器 （填仪器名称即可） （2）在这个实验中，为了减小实验误差，两球的质量应满足 ；（填“>”、“<”或“=”） （3）在某次实验中，测得两球的质量分别为、，记录的落点平均位置M、N与在同一条直线上，测得三个落点位置与O点的距离、、分别为、、。在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，则可以认为A、B两球碰撞前后在方向上的总动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，则仅需满足的关系式 。（均用测量的量表示） 2、 实验数据处理及注意事项 4．（2023·全国·高一假期作业）在“探究碰撞中的不变量”实验中，使用了如图甲所示的实验装置，实验原理如图乙所示。          （1）关于本实验，下列说法正确的是 （填字母代号）﹔ A．斜槽轨道必须是光滑的 B．小钢球每次从斜槽上的同一位置由静止释放 C．入射小钢球的质量要大于被碰小钢球的质量 D．必须测量出斜槽末端到水平地面的高度 （2）用刻度尺测量M、P、N距О点的距离依次为、、，已知入射小钢球质量为，被碰小钢球质量为，通过验证等式 是否成立，从而验证动量守恒定律（填字母代号）。 A．            B． C．            D． 5．（2022·全国·高二假期作业）如图甲所示，在光滑的水平轨道上有甲、乙两辆实验小车，甲车系着一条穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲量的同时，立即启动打点计时器．甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，打出纸带如图所示。 （1）实验测得滑块甲的质量m1＝0.10kg，滑块乙的质量m2＝0.30kg；打点计时器所用交变电流的频率f＝50.0Hz。则碰撞前后甲、乙两物体的总动量分别为 kg·m/s、 kg·m/s（保留三位有效数字）； （2）实验结论： 。 6．（2022春·甘肃白银·高二校考期中）某同学利用两个半径相同的小球及斜槽“探究碰撞中的不变量”，把被碰小球M1置于斜槽末端处，如图所示．所测得数据如图表。 小球质量/g 小球水平射程/cm M1 M2 20.9 32.6 56.0 12.5 67.8 （1）