(教参)高效作业6 [4 实验：验证动量守恒定律]-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册课程探究与巩固教师用书word+课件PPT（人教版，浙江专用）

高效作业6 [4　实验：验证动量守恒定律](见学生用书P91) [A级　新教材落实与巩固] 1． 验证动量守恒定律的实验装置示意图如图所示。 (1)在验证动量守恒定律的实验中，必须要求的条件是__BCD__(多选)。 A．斜槽轨道必须是光滑的 B．轨道末端的切线是水平的 C．每次入射小球都要从槽上同一高度由静止滚下 D．碰撞的瞬间入射小球和被碰小球球心连线与轨道末端的切线平行 (2)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则__C__。 A．m1＞m2，r1＞r2 B．m1＞m2，r1＜r2 C．m1＞m2，r1＝r2 D．m1＜m2，r1＝r2 (3)为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是__AC__(多选)。 A．刻度尺 B．停表 C．天平 D．弹簧测力计 (4)为了验证动量守恒定律，需要测量O、P间的距离，O、M间的距离和__O、N间的距离__。 (5)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式(用m1、m2及图中字母表示)__m1·＋m2·＝m1·__成立，即表示碰撞中动量守恒。 解析：(1)为保证小球离开轨道时的速度相等，入射小球分别从斜槽的相同高度由静止滚下，斜槽轨道不需要一定光滑，故A错误；斜槽末端切线不水平时，小球离开轨道时速度不沿水平方向，处理实验数据时是将小球的运动当作平抛运动，则引起误差，故B正确；如果入射小球没有做到每一次都从轨道的同一位置由静止滚下，则每次实验中的水平速度不同，引起误差，故C正确；碰撞的瞬间入射小球和被碰小球球心连线与轨道末端的切线平行，故D正确。 (2)小球碰撞过程中在水平方向动量守恒，故有m1v1＋m2v2＝m1v0，碰撞过程中动能守恒，故有m1v＝m1v＋m2v，解得v1＝v0，碰后入射小球的速度v1＞0，即m1－m2＞0，m1＞m2，为了使两球发生正碰，两小球的半径相同，即r1＝r2，C正确。 (3)(4)(5)P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球落点的平均位置，N为碰后被碰小球落点的平均位置，碰撞前入射小球的速度v1＝，碰撞后入射小球的速度v′1＝，碰撞后被碰小球的速度v2＝。若m2v2＋m1v′1＝m1v1，则表明该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，代入数据得m1·＋m2·＝m1·，所以需要测量质量和水平位移，用到的仪器是刻度尺、天平。 2． 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道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，但是可以通过仅测量__C__(填选项前的序号)，间接地解决这个问题。 A. 小球开始释放高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的水平射程 (2)经测定m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，小球落地点的平均位置到O点的距离如图所示。 有同学认为在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用题中给出的数据，分析和计算出被碰小球平抛运动射程ON的最大值为__76.80__cm(结果保留四位有效数字)。 解析：(1)小球开始释放高度h要保证一样，但不需要测量，因为只要高度相同，小球碰撞前的速度就一样，则A错误；小球从抛出点出来做平抛运动，有H＝gt2，x＝vt，解得v＝x，由上式可知，小球碰撞前后距地面高度相同，要比较速度大小只需要比较水平位移大小，所以小球抛出点距地面的高度H无须测量，则B错误；小球做平抛运动的水平射程需要测量，所以C正确。故选C。 (2)当其他条件不变时，要使ON最大，两球碰撞过程没有机械能损失，则由动量守恒定律及能量守恒定律有m1v1＋m2v2＝m1v0，m1v＋m2v＝m1v，由以上两式解得v2＝v0，而v0＝，v2＝，所以代入数据解得ON＝OP＝×44.80 cm＝76.80 cm。 3． 某同学设计了一个验证动量守恒定律的实验装置，如图甲所示。先把白纸和复写纸附在墙上，然后把桌子搬到紧贴墙处，在水平桌面上放置一个斜面，每次让钢球a从斜面上同一位置滚下，滚过桌边后钢球a与墙碰撞，在纸上留下痕迹(设为O点)。再把桌子搬到离开墙一定距离处，使钢球a仍从原位置由静止滚下，从桌面滚下的钢球a能打在墙上，记录钢球a的落点。重复上述操作10次，得到落点痕迹(设为P点)。再把钢球b放在桌子的边沿，让钢球a仍从原位置由静止滚下，和钢球b碰撞后，a、b两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，a球的落点痕迹为N点，b球的落点痕迹为M点(如图乙所示)。　 　 (1)关于本实验，下列说法正确的是__BD__(多选)。 A．实验过程中实验桌、斜面和记录用的白纸位置若发生移动，不会影响实验结果 B．入射小球每次从斜面同一位置无初速度释