4.实验：验证动量守恒定律（分层作业）物理教科版2019选择性必修第一册

第5课 实验：验证动量守恒定律 分层练习 1．如图甲所示，某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：小车a的前端粘有橡皮泥，推动小车a使之做匀速运动后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。在小车a后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为，长木板下垫着小木块以平衡摩擦力。 （1）若已测得打点的纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距（已标在图上），A为运动的起点，则应选 段来计算a碰撞前的速度，应选 段来计算a和b碰后的共同速度。（以上两空均填“AB”“BC”“CD”或“DE”） （2）已测得小车a的质量，小车b的质量，则碰前 ；碰后 。 2．如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个体积相同的小球在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。但是我们仅用一把刻度尺就能够间接地解决这个问题，那么需要测量的物理量是 ；（填选项前的编号） 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x （2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射小球多次从倾斜轨道上S点由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量水平射程。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射小球从同一S点静止释放，与小球相碰，并多次重复，得到小球和的平均落点分别为M、N，测得、两小球的水平射程分别为，。则两小球质量满足的关系应为 ；（选填“大于”、“小于”或“等于”） （3）若实验结果为 （用（2）中测量的量表示），则可以验证两小球碰撞前后系统动量守恒。 3．如图所示为“探究两物体作用前后动量是否守恒”的实验装置示意图。已知a、b小球的质量分别为、，半径分别是、。先不放小球，让小球从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。将小球放在斜槽末端边缘处，让小球从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球和在斜面上的落点位置。用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点的距离，图中D、E、点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到点的距离分别为、、。 （1）本实验必须满足的条件是 。 A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线水平 C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放 D．入射球与被碰球满足， （2）小球和发生碰撞后，的落点是图中的______点，的落点是图中的______点。 （3）用测得的物理量来表示，只要满足关系式______，则说明碰撞中动量守恒。 （4）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式_______，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。 4.小刘同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图1所示。 （1）将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至 ； （2）用天平测得滑块a、b质量分别为； （3）在滑块上安装配套的粘扣，并按图示方式放置两滑块。使滑块a获得向右的速度，滑块a通过光电门1后与静止的滑块b碰撞弹粘在一起，并一起通过光电门2遮光条通过光电门1、2的时间分别为 ，则上述物理量间如果满足关系式 ，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒。 （4）本实验 （ “需要”或“不需要”）测量遮光条的宽度。 5.某实验小组利用如图1所示装置验证碰撞中的动量守恒。图中A、B是两个相同的小车。 （1）实验前，先平衡摩擦力，只将小车A放在木板上，并与纸带相连，将长木板装有打点计时器的一端适当垫高，打点计时器接通电源，给小车A一个初速度，如果纸带上打出的点 ，则表明已平衡摩擦力。 （2）将小车B放在长木板上并在小车B上放上适当的砝码，接通打点计时器的电源，给小车A一个初速度，小车A与小车B发生碰撞并粘在一起向前运动，打出的纸带如图2所示，纸带上的点为连续打出的点，测出纸带上两段连续5个间隔的长度、。由图2可知，纸带的 （填“左”或“右”）端与打点计时器相连，若打点计时器连接的交流电频率为，小车A与小车B相碰前的速度为 ，若测得小车A（包括橡皮泥）质量为，小车B和小车B上砝码的总质量为，若表达式 成立，则A、B两车碰撞过程动量守恒。 （3）如果打点计时器连接交流电的频率实际小于，则对实验结果 （填“有”或“无”）影响。 1．实验小组采用图甲所示常规方案验证动量守恒定律，实验完成后，该小组将水平木板改为竖直木板再次实验，如图乙所示，B、B′两点在同一水平线上，A、B两小球半径均相同