第1章 4. 实验：验证动量守恒定律-【志鸿优化训练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册笔记(教科版)

☑笔记&必记 动量变化量等大反向)。 (3)△=p'一p=0(系统总动量的变化量为零)。 4.应用动量守恒定律的解题步骤 明确研究对象，确定系统的组成 受力分析，确定动量是否守恒 规定正方向，确定初、末状态动量 根据动量守恒定律，建立守恒方程 代入数据，求出结果并讨论说明 【典例】（多选）如图所示，光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分 别按住小车，使它们静止，对两车及弹簧组成的系统，下列说法正确的是( A.两手同时放开后，系统总动量始终为零 B.先放开左手，后放开右手，动量不守恒 C.先放开左手，后放开右手，总动量向左 D.无论何时放手，两手放开后在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但 系统的总动量不一定为零 【解析】当两手同时放开时，系统所受的合外力为零，所以系统的动量守恒，又因开始 时总动量为零，故系统总动量始终为零，A正确：先放开左手，左边的小车就向左运动，当 再放开右手后，系统所受合外力为零，故系统的动量守恒，且开始时总动量方向向左，放 开右手后总动量方向也向左，B错误，C、D正确。 【答案】ACD 【方法指导】判断系统动量是否守恒的方法 (1)直接分析系统在所研究的过程中始、末状态的动量，分析动量是否守恒。 (2)分析系统在所研究的过程中的受力情况，看系统的受力情况是否符合动量守恒 的条件。 4实验：验证动量守恒定律 一、实验目的：研究碰撞中的动量守恒。 二、实验方案设计： 利用研究抛体运动的实验装置，用两个大小相同、质量不相等的小球的碰撞来研究动量。 ·物理 第一章动量与动量守恒定律侧 三、实验原理： 要验证的关系是m1=m11十m22,因平抛运动时间相同，则有m1t=m1t十 m2t,故应验证的关系转化为：m1·OP=m1·OM+m2·ON 四、实验操作： 1.取两个大小相同的小球，测出它们的质量1、mg。 2.如图a所示安装好实验装置并使斜槽末端水平。 入射小球 被碰小球 711712 白纸 0 复写纸 7nmmm7 99 OM P N M 图a 图b 图c 3.在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。 4.在白纸上记下重垂线所指的位置O(图b),它表示两小球做平抛运动的初始位置 的水平投影。 5.先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高度处静止滚下，重复10次，用圆规 画一个尽可能小的圆，把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生直接平抛的 落地点P(图c)。 6.把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度由静止滚下，使它们发生正 碰，重复10次，仿照上一步骤得到入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平 均位置V(图c)。 7.过O和N在纸上作一直线。 8.用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。 9.把两小球的质量和相应的数值代入m1·OP=m1·OM十m2·ON,看看是否成立。 五、数据处理： 本实验运用转换法，即将测量小球做平抛运动的初速度转换成测平抛运动的水平位移。 【注意事项】 (1)斜槽末端的切线必须水平： (2)每次小球下滑要从同一位置处由静止释放： (3)要保证对心碰撞，两球必须大小相等： (4)小球的诸多落点要用用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面，该 小圆的圆心即为小球的平均落点： (5)入射小球的质量1和被碰小球的质量m2的大小关系是m>2,以免碰撞后小 物理· ☑笔记&必记 球反弹 六、误差分析： (1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即： ①碰撞是否为一维碰撞； ②实验是否满足动量守恒的条件。如斜槽末端切线方向是否水平，两碰撞球是否等大。 (2)偶然误差：主要来源于质量和速度的测量。 七、实验结论： 在实验误差允许范围内，在斜槽末端两小球组成的系统碰撞时动量守恒。 【典例】某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程 中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到 10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由 静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这 种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹 如图所示，其中刻度尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，刻度尺的零点与O 点对齐。 记录纸 60 70 0 单位：(cm)刻度尺 (1)碰撞后B球的水平射程应取为 cm (2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是 A.水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离 B.A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离 C.A球与B球的质量 D.G点相对于水平槽面的高度 【解析】(1)本题利用了高度相同、小球运动时间相同