4.实验：验证动量守恒定律-【志鸿优化训练】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

、第一章动量守恒定律 4.实验：验证动量守恒定律 。课时训练4" 核心素养达标 务实基础 一、选择题 验更精准，正确的措施是( 1.在用两个小球的碰撞来验证碰撞中的不变 △x光电门 光电门2 遮光条H 气垫导轨 量时，不是产生误差的主要原因是( A.碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后人 射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的 A.换用质量更大的滑块 速度方向不是绝对沿水平方向 B.换用宽度△x更小的遮光条 B.小球在空气中飞行时受到空气阻力 C.提高测量遮光条宽度△x的精确度 C.通过复写纸描得的各点，不是理想的点， D.尽可能增大光电门1、2之间的距离 有一定的大小，从而带来作图上的误差 二、非选择题 D.测量长度时有误差 5.如图1所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两 2.在“利用气垫导轨验证动量守恒定律”的实 辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器 验中，用到的测量工具有( 的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即 A.停表、天平、刻度尺 启动打点计时器。甲车运动一段距离后，与 B.弹簧测力计、停表、天平 静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带 C.天平、刻度尺、光电计时器 记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情 D.停表、刻度尺、光电计时器 况，如图2所示，电源频率为50Hz,则碰撞前 3.(多选)在利用气垫导轨“寻求碰撞中的不变量” 甲车速度大小为 m/s,碰撞后两 实验中，下列哪些因素可导致实验误差( 车的共同速度大小为 m/s。 A.导轨安放不水平 甲 B.滑块上挡光片倾斜 C.两滑块质量不相等 图1 D.两滑块碰后连在一起 wpwwwwwpwpwmopmoyc叹 3 4 6 7 cm 4.用气垫导轨进行实验时，经常需要使导轨保 持水平，检验气垫导轨是否水平的方法之 图2 6.某同学用如图所示装置通过 一，是轻推一下滑块，使其先后滑过光电门1 半径相同的A,B两球的碰 和光电门2，如图所示，其上的遮光条将光遮 撞来验证动量守恒定律。实 住，电子计时器可自动记录滑块先后经过光 验时先使A球从斜槽上某 O P O R 电门1、2时的遮光时间△1和△2，比较△ 一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水 和△2即可判断导轨是否水平，为使这种检 12 物理· 课时夯基过关练 平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操 C.mA>mg,rA>rB D.mA<mB,rA<rB 作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放 (3)实验过程中，未放被碰小球B时经过多 在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从 次从同一位置由静止释放人射小球A,在白 位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、 纸上记录了入射小球A的平均落点P:A球 B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。 与B球碰撞后，A、B两球平均落点分别为 重复这种操作10次，得到了如图所示的三 M、N。测得它们到抛出点O的距离分别为 个落地点。 OP、OM、ON。已知A、B两球的质量分别 0 为A、,如果A、B两球在碰撞过程中动 fummpnnnmmmmn 量守恒，则需满足的关系式是 0 10 20 30(cm (1)请你叙述用什么方法找出落地点的平均 8.如图所示的实验装置可以用来验证动量守 位置？ 恒定律以及动量定理，气垫导轨放在水平桌 并在图中读出xp= 面上，导轨上有两个带有遮光条的滑块，两 (2)已知A:m=2:1,碰撞过程中动量守 个光电门均与数字毫秒计相连。 恒，则由图可以判断出R是 球的落地 光电门1 光电门2 点，P是 球的落地点。 气垫导轨 】洲块B遮光条 (3)用题中的字母写出动量守恒定律的表达 式 节旋钮P 节旋钮Q 7.某同学采用如图所示的装置验证动量守恒 定律，平直斜面最高点O刚好与斜槽末端靠 (1)碰撞实验开始之前，用天平测出滑块A、 紧平齐，在斜面上依次固定白纸和复写纸。 B(含遮光条)的质量为mA、H,还需要用 (选填“毫米刻度尺”或“游标卡 尺”)测出滑块A、B上遮光条的宽度，已测 出遮光条的宽度均为d。 (2)需要把气垫导轨调整为水平：开动气泵 (1)以下选项中哪些是本次实验必须注意的 后，只在导轨左端放置一个带遮光片的滑 事项( 块，然后轻轻向右推一下这个滑块，给滑块 A.斜槽末端必须水平 一个初速度，观察数字毫秒计显示的滑块通 B.入射小球A每次必须从同一高度释放 过光电门1和2的时间△to与△t2,若发现 C.应准确测量斜面的倾角0 △1o1>△2，这表明气垫导轨左端 D.水平槽放上B球时，B球落点位置必须在 (选填“高于”或“低于”)右端，需要反复调节 斜面上 支持旋钮直到△1=△1o。 (2)实验用的A球质量为mA、半径为rA,B (3)气垫导轨调整为水平后，把滑块A和滑 球质量为阳、半径为r,则要求( 块B放置在图中的位置上，开始碰撞实验： A.mA>mB,rA=rB B.mA<mB,rA=rB 给滑块B一个向左的初速度，滑块B与静止 物理 3 、第一章动量守恒定律 的A发生碰撞并被反弹，数字毫秒计记录 下滑块A、B,把气垫导轨右端抬高，使得导 下滑块A通过光电门1的遮光时间为△1A, 轨与水平面夹角为30°，然后固定导轨。还 滑块B第一次、第二次通过光电门2的遮光 让滑块B从原位置由静止滑下，滑块B通过 时间分别为△和te,以向左为正方向，如 光电门2和1的遮光时间分别为△1、 果关系式 △，通过光电门2和1的时间间隔为t,重 (用mA、m、△1A、△1及△表示)在误差范 力加速度为g,如果关系式 围内成立，表明碰撞过程动量是守恒的。 (用d、△t,△t'、t及g表示)在误差范围 (4)把实验装置稍加变化，验证动量定理：拿 内成立，表明动量定理成立。 核心素养培优 拓展提升 1.如图甲所示，气垫导轨上有质量m=200g、 2.某实验小组通过一把刻度尺和量角器用图 m=300g的A、B两个滑块。开始时两滑 示装置验证动量守恒定律。他们先将已知 块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹 质量为m的钢球A用细线悬挂于O点，测 簧，滑块间用绳子连接。绳子烧断后，两个 出O到地面的距离为H。在O点处放置一 滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程 个量角器，用一个竖直支架支撑已知质量为 的频闪照片，频闪的频率为10Hz。由此 (<mA)的钢球B,钢球B离地面的高 度h可调节。将A球向右拉至细线水平，A 可知： 球由静止释放后摆动到最低点时恰与B球 (1)A、B两滑块离开弹簧后，应该做 正碰，碰撞后A球细线向左摆动的最大角 运动。根据照片记录的信息，从图中 度为0，B球落到地面上，地面上铺一张盖有 可以看出闪光照片明显与事实不相符合的 复写纸的白纸。改变摆长和B离地的高度 地方是 h多次重复上述实验，白纸上记录了多个B (2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为 球的落点。（悬线长远大于小球半径） g·m/s,B的动量大小为 kg·m/s,本实验中得出“在实验误差允许范 围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结 论的依据是 109.8 7 654321m (1)为了验证动量守恒，还要测量的物理量 Luluaumllnnlolalbaul 亩 是 (2)该实验小组验证动量守恒定律的表达式 甲 为 10.98 .76 5432 (3)若该碰撞为弹性碰撞，还应该满足的关 hrm mmnn nmmmnmnmmhmmmmnomm mncmmhmmammamm. A内内AAABIBBIB亩 系式是 (以上结果用题中的物理量和(1)中要测量 的物理量表示) 14 物理·动量性,数A错误;推乙过中,对乙的力 面的祖技度无关,故C,D错误。故选A. 1-0,故D正确.故选AD. 效A.C组成的系统动量系守效,故3错谋;( 与乙对甲的力是一对相互作现力,其大小相等,作8.C解析;以向方为正方向,动量守定律有 13.2m/ 在B上活行时A.B已全离,时BC组成的系院 展时间相等,根冲量的公式I一所,所以甲将己 翻析:画车一起注动时,由斗插第二定津 (M+h--+M,解-+(+. 全力分析,没水平方向不受对力作用,效BC组 的过程中,甲对乙的冲量等于品对甲的冲量,故B 错误:在两者互推过程中,出之前的分析可如系统 ”.C 解析:小球在园内山A向选动时,向子 我的系统动量守恒:故B正确;若将A.B.C三木 精的左倒有一词文在水平面上的激块,格不会向 块视为一纯,朋没水寻方向无外力作展,系挽动 动量守短,设推之后甲的海度大小为一,乙的地 1-②-m 度大小为吧,以推之后乙的速度方向为豆考向。 在道动,刻小球的机减能中姐,从A引网用 量守悟,故C正确:D错误。故选C 两本延捡前后,动中恒觉律得 选动,小球和精组成的恶纯在水丰方向上所受令 2.D 解析:离汗针精量小球和成的系纯坚 有0一斑。一期。,子甲的质是小于乙的质 m-十)p ,--27m 直向合力不为索,量不守恒,数A概诞;向 量,有1,减迷过程中,南动能定理有W 外力不为季,是不恼:小跳从目到C运动的 过程中,格向右这动,原统在水平方向上恰外为为 这动的过提中合外力为季,厚挽语受守恒,故括 误;外驱前后系统内力运大于外力,厚选语量中 家,动是中恒,格的支持为对其微扬,小球的机袖 指过程,动量烛且和为,即互推这程,动量大 整不守性,效A.B措误,C正确:小球离开C点 &,效C铅误:弹打进入的暗间子弹扣来 解析:设两球理接前一暗闻,小球】的速度天 小相等,又因为甲的速度夫小大干己的逸度大小 成的系选内力选大于外力,系流动量守,故B 时,就有坚直向上的分这度,又有水平分速度,小 小为:画理后一暗,小球]的速度大 所以地面学接力对甲激的功夫于对乙做的动,效 慨抖上抛运动,数D错误。故这C. 正确。故选D. 小为’小球?块度大小为: 3.1ms C错误,动量完理有1.-0-m,由上这分析呵 1{ 10.C解析:a未离升墙壁数..和b经成的系块 知两人互过程游量大小等,则减速过程中,地 理接前,对小球)分析,根握机破览字性定律得 只有弹答力在做功,敬机减烧恒,故A{ g-_: 解析;A.B小球家统溪足动守恒,规定向右为 面厚擦办对甲,乙的冲量夫小标等,故D正确。 模尚来离汗墙壁前,。和b组成的规在水平 正句,声B球速度为时,有mu+m一 故选D. 解得 方向上受到墙慰水斗向的弹力,抗会外分不 .代入数×3一n×2一w,样 5.D 析:由图可如,在打开降落前,飞船就已 为家,故盈量不守烛,故B措语离开墙壁后。 m{ 一1n、即大小为1m,方向水4向左;当 经在减速,断汉其谐量不守祖:数A拼证;动是 和上组成的疏挽会力为客,故清量中握,效C正 在跳撞后,对小嫁1和小球2.料用机枫抱守恒 西填述房相回时,二相阻最进,根据动量怪定 定理可得F。,一(G一mv,即含力符冲是 确:D转证 选C. 定注,得 有m土一(t),化入耳 等千其动量变化量,故B措误:根冲量的定义 11.AD解析:汽车拉着题车在千直的会路上匀 0-ny-w -m/s,即大小为m/,方向水4向在。 式1一F可加,句速这动过程中渐受变为的冲量 速标融,议明厚选受的会外为冷客,抛车与选 不为零,故C拼误:在沙造着陷时,标救酌沙平数 车脱物后系统所受的为不变,故总动量守悦,服 m-1” 4.(1)10.5N·.水平右 (2153m/s.平向左 构后,汽车被加速运动,地车激减速运,汽车时 这长飞痴与地面的冲击时间,面一可知 解 (③ 在相同的着染度下,更条的冲击时问使冲土 位格大手摇车的位移,对系选而言,牵引力做的 解析:(1D)根据动量定理有 办更,故D益确。故选D _ 功比克暇阻力效的功多,极据动能定理可加,海 I-m 6.AD析:由:1用斜表示速度可知,碰前 本和拖志的总动急增加,故A.D正确 -/{ 得 12.AD解析:甲、乙两物块(&活黄)组成的系 两珠磁过程,水平方向动量恒,没水平向左 滑境I的速来为--m/s-0.8m/s.故A五 1一10N.方感率右 在样号压缩过程中,系然所受的合外力为求,系 方面,则 M-m-(M+n (②)时小球和乙的整住,祖摇动量守勃定律 确,后块的共同速来为--1m/” 路量中恒,故A三确:活物块相距最近时速 m- 度相间,取碳掉量&的速度方向为正方向,设先 解得 0.4m/s.故B播误;碰注前后系轨勃是恒,由 解 阅度为,极摇动量守恒定非m一 2. 于碰撞后动量为正,故跳撞前总量也为正(与漫 -53m/.高承平左 一2a.解得-05m/s.故B措误:物境 块/动量方向相同),所以琢前滑块1动量大子 M-M-(M+M)o (3)时所有物体成的系统,极精量守惊定律有 甲的速这到5m/s,方向与原来想同,则 滑块的动量,故C错误;球前滑决l的逃率为 15.(1m/s(213ms 析:())将A.BC作为系院.数个过极功量守 一一一+.我入摇将 对乙和他的小车及小球相点的貌,想据动 1.一6m/s.两个物体的速来趣谊大,动经都增 即 M.n-wmi-(M+mr 提定有 大,违反了量中愤定律:若物块甲的地过到 g一-m十w:)v.可得m-n.D w-+m+m)n 5ms.方向原相反,则nr一一w十 代入数播求程 正确:故选AD. 解游 两,代入数据解一一4.可落,现 n.-Im。 7.A.析:以小和来块结点的系统为研究对象 _. (2)在物块C潜过未块A的过极中,将A.B.C 后己的动驱不变,甲的功能增加,系块总最 所受合外为为家,国此挽动量守性,由子摩擦力 4.实验:验证动量守短定律 加,违反了范守捡定律,所以物块甲的地来不 的作用,本块迷度减小,小车速发增大,本块通度 称分,势守恒,即 可这到m&.故C措误;甲,乙祖成的画 -(+m]十m 减小到最小时,小车建度达到大,显后木块,小 课时慈4 位悦,涂决甲的速为了m,含向与题来相 代入数挑求厚 车以共问速度运动,面一[+M)得一 较心素蓉达好·夯实基现 罔,由动字幅定非得w:-m,一一m-+ n-m/. &,故A正确:来决与小车之网的摩擦力是 1.B 解析:碰撞前后小球的速度方向不是绝对沿 wr.,代入数据解得一m输块甲的选 核心养培忧·拓照提升 貌的内力,对系炖踏是不产生影响,故B猪误; 来为1mx,方向与原来相及,由动量守惊定法 1.BC 解析:C在A上潜抒时,对A.C组的系 水干方向,落点的确定,长度的测等都是造成 差的主要原目:而在本字验中,由于小球地的过 木块减少的结量和小车获得的杂量均与小态上表 得.一w.n'+m代入数解得 挽受为分析,B时A的作展力为外力,不等于). 度不是提大,所汉空气阻力员然会对列量缘果度 1_ 15 成影响,短不是产生接差的主要原因,A(D错误, O (2)因照初的时风问题为1---10 -60入量 B正确.故选B. 小脉照撞过极用时间极短,即夜力远远大手好 中的表达瓦铅等人边的c088地可终 力,不管是撑性碰捷迁是非弹性碰排,动量都中 2.C :用天平洲滑块腐量,用刻度足洲描光片 烛,B正确;两个弹性钢球发生弹性球,球撞录 操,所区实验中不必次确恶画的领览,做{ 的宽度;这活时间是指指老通过光宅门的时阔 后总暗临中烛,似是在理撞中,两项形变迅来完全 如光电计时器汗时,因此不君垂停来,A了排 错误:球落色必须在抖面上,这样三个球的落点 技复,国形变产生的弹性势修设有完全释放,比 误.C三确.效选C. 成的往移具有相风的面,从而修热山 0.05mA的为=mc=0200x 时总语能不宁蚀.(C误;发生完全殊性碰撞的 3.AB 翻析:导抗不水斗将导政清决速度受重力分 排前后的速度系系,故D正确,故选AD: 0. 00 k ms-0. 018 k m/s.B的 为 (2)为保证两个小球都续从平台上抛出,则u 两个给体,碰撞后结合在一起,统的机越捐失 力影喻,从而产生密验没差;指光片幅抖会导致。 --. 300x0 06 he·m 018 hgms 最大,握失的机减能静化成园碰撞产生的热量,D ,要保证变生正项,则心一r:故选A。 光片宽度不等干拖光阶政滑块逃过的位移;实验 南此可见A.的语量夫小相等,方向相及,系统 正确。故选C. 中并不会水路透块的废量相等:两滑胜石连在 (3)上这标有。。 /0 的总造量为0.与舞致前的动量相等,因此系地动 2.日 解析:弹性政捷及非弹性睡撞动量均中性,故 一起只意味着碰撞过粗能量捐失最大,样不影叫 量守校。 的不守性:故B正,D错误,故选B. 0N A.C错语:得性环机修守:卖评性继机 蔬挫中的守位量,故选AB. m0snminA.B两 2.(1D)B球的水平位移(2)。v②(H-) 1.D 析:本跑中如果导轨水千,则滑块应傲匀通 3.C析:根摇动是字位定律得m十m 球在碰撞过程中结量中泣,则有m.vOP- 这动,因此要想更精准地进行救验可以增大光曲 .'+,得一5n/.方与速度 门1、2之网的跟离,从而更准确地判断速度是否 m.vOM+u.vON. (3)()。-(或 方向相间,报失的动为△E一(双 发生变化;而挽展质是更大的滑块,宽度更小的边 光条议及提高洲量逃光条宽度△一的精确度对道 ##1△ 1(+*)-0.此掉为 度变化均没有彩响,故选D 5.0.6 0.4 性理撞:故选C. 解析:(1)为了测量准确度更高,道光片宽度雪要 析:前r-1.2m后-08m 解析:(1)为了验证动量守位,需洲出日的速度, 4.A解析:由话量定理知,A和B两激体在碰撞之 数还鱼洲虫B脉的水平位1: 用游卡只: T-0-计耳可得--0.60m/. 君的结量等大反向,项接过程中精量中桓,因此球 (2)根据动能字理可得A下据这投有(甘 (2)当清跳向右遗过无电门1和?的用△一 捷之后合在一起的总动为家,因此停立运站,故 )_:A跳后上过有一*(H- .选明滑决加建运动,轨运友&高千右路: _040m A正确。 (3)B与A发生跳时,碰前B第一次经过老确 5.目 折;当A的速度古B的这度时,详哥的压 $)(1-cs-0--,B后微平担题 6.(1)用最小的瞬把所有落点圈在里面,罔心即为落 峻说渐增文,A.目逃度幅等时,排景压 点的平均位置 13.0cm (2)B A 有:一n,根动中可得 到显姐,弹的弹性势流最大,没系统的共同速度 (3)n.m.+n. 速度方向为正方向,由动量守性定律得一 为.以A.B组成的系统为研定对,以A的视 解析:(1)用最小的圆把*有落点圈在里面,则此 --4,根据量性,以向左为正方向叫- nv2g(H--v②(H-1-0 圈的心却为落点的平均位置,由图可加. 高. △_ (+m)rn,解得-,弹弹性势最大值为 n=1.0m 一m,即 (2)R点是被孩小跳B的落地点,为入小吃A =m.故A.CD排 后的落地急 误,B正确。故选B. (A块减小机减能等手B球增加的就减线。 (4)根据动定理mgsoin30”·-% f 6.C 解析:没两者相时静业时速度为1.取向右为 m(H-☆s-m去:祥w.(H一 x可知,中恒的验证表达人为m·o一 花第一 正★句,是惊富律得m一2m,得 m h)co8o-o:另外若为弹性碰则有m一 对小物块而含,到一始终为减建 a.nr+期. 线这路,加速度为a-!m/,对小列 核心素养培优·拓展提升 ',n-I+. 7.(1)AHD (2)A (3)wv0P-m.0 度时间式一,解得一?5.故选C 1.(1)句速直线 A.B两清块的第一个问隔 7.C 解析:A球释短到摆到最技点的过程动 nv0 (20.018 0.018 A.B商潦块作用前目是动量 联解得:mv0H--005)-(m 定理得m--v②rA、B 解析:(1)为握证小球做斗把效动,则抖末路& 相等.均为0 析:(1)A.B离开厚后,不受弹力,气垫导 水平,故A正确:要保小球A每次理捷之前选 过程量守数,w-(nr+m),所以1- 度相同,则需保证入斩小球A每次从问一高度释 没有擦,则两滑块均做匀连线运动;烧断细 ,对A.B画在一起真河上器的过程机提 后,在弹答&复长的过程中,点加速这动 数,批B正确:实学要验证量守位:则即学证 5.弹性碰摔和非弹性碰持 好弹歧复题长,清决做速直线这,中 一\+,设小球的往移为,则 课时词5 此短(r+:-(m+n',解- 闪光照清知,滑块直接做速直线流,没有。 规有Loo8-vLrin-r,装立 核心养达标·夯实基础 过程,上A.B面潜块的第一个阅码都点位 故正魂。 □ 比后面勾速时相邻间隔的长度小,数A,B两滑境 可一-。即有,-e. 1.C 解析:弹性理撞是一个在理想情况下,建不 的第一个阅隔与事实不将: 发热,没有偷损失的理想化模型,A正确,两个 8.C 解析:设跳长为R.则有]R-x3n心 151 152