(配套教参)实验特训10 验证动量守恒定律-【精彩三年·高考尖峰】2024高考总复习物理一轮复习基础拓展训练教师用书word+课件PPT（浙江专用）

实验特训10　验证动量守恒定律

(见学生用书P393)

1．如图甲所示，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。

甲　　　　　　　　　　　乙

(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__C__(填字母)间接地解决这个问题。

A．小球开始释放的高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的水平射程

(2)图乙中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多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛水平射程。然后，把被碰小球m2静置于水平轨道末端，再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是__ADE__(多选)。

A．用天平测量两个小球的质量m1、m2

B．测量小球m1开始释放的高度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．测量两小球相碰后的平抛水平射程、

(3)本实验中只要关系式__m1·＝m1·＋m2·__成立，即说明两球碰撞过程中动量守恒(请在m1、m2、h、H、、、中选取合适的符号表示)。

【解析】 (1)小球离开轨道后做平抛运动，由H＝gt2知t＝，即小球的下落时间一定，则初速度v＝，可用平抛运动的水平射程来表示平抛运动的初速度，A、B错误，C正确。故选C。

(2)若动量守恒，应有m1v1＋m2v2＝m1v0(v0是m1单独下落时离开轨道时的速度，v1、v2是m1、m2两球碰后离开轨道时的速度)，又v＝，则有m1·＋m2·＝m1·(t表示小球从水平抛出到落地的时间)，即m1·＋m2·＝m1·，即本实验要验证m1·＋m2·＝m1·，因此要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程和，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球的平均落点，没有必要测量小球m1开始释放的高度h和抛出点距地面的高度H。故选A、D、E。

(3)设落地时间为t，则v0＝、v1＝、v2＝，而动量守恒的表达式是m1v1＋m2v2＝m1v0，若两球相碰前后的动量守恒，则m1·＝m1·＋m2·成立。

2．小明利用图甲所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验。已知被碰小球b的半径与入射小球a的半径相同，小球b的质量为小球a的质量的一半。

甲　　　　　　　　　　　　　乙

(1)下列实验操作步骤，正确顺序是__③①②⑤④__。

①在薄平木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘

②将小球a向左压缩弹簧到某一位置由静止释放，撞到木板，在白纸上留下压痕P

③在桌面的适当位置固定好弹簧发射器，调节桌面为水平状态

④将小球b放在桌面的右边缘，将小球a向左压缩弹簧到同一位置由静止释放，与小球b相碰后，两球在白纸上留下压痕P1、P3

⑤将木板向右平移适当距离，再将小球a向左压缩弹簧到某一位置由静止释放，撞到木板，在白纸上留下压痕P2

(2)关于该实验，下列说法正确的有__AC__(多选)。

A．步骤②⑤中小球a的释放点位置可以不同

B．为减小误差，弹簧的压缩量越大越好

C．小球a与弹簧发射器的摩擦不影响实验验证

D．小球a、b碰撞过程有动能损失，会增大实验误差

(3)测得小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离h1、h2、h3，当满足关系式__＋＝__时，可证明小球a、b碰撞过程中动量守恒。

(4)若改变小球a、b的材质和质量，小球b下落的最小高度为____(用h2表示)。

(5)若操作步骤⑤后，小明未发现木板向右平移到图乙的虚线位置，则测得小球a、b碰后的总动量将__偏小__(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

【解析】 (1)实验操作步骤的正确顺序应为③①②⑤④。

(2)步骤②中白纸上留下的压痕P是为了记录小球下落的初始位置，而步骤⑤中小球a的释放点位置对应平抛初速度，故步骤②⑤中小球a的释放点位置可以不同，A正确；弹簧压缩量越大，小球离开弹簧时获得的动能越大，在水平位移一定的情况下，下落的高度会越小，在用刻度尺测量长度时测量的长度越短，相对误差越大，故弹簧的压缩量不是越大越好，B错误；实验中只需保证⑤④两步骤中将小球a向左压缩弹簧到同一位置且由静止释放，即可保证每次入射小球初速度相同，弹簧发射器及桌面不一定要光滑，故小球a与弹簧发射器