第4练 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4练 实验:验证动量守恒定律 三E 预习梳理 1 一、实脸思路 让两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿这条直线 __-_ 运动,创造条件,使系统所受外力的矢量和近似为0,满足 的条件。 二,物理量的测量 研究对象确定后,还需要明确所需测量的物理量和实验 (1)下列器材选取或实验操作符合实验要求的是 器材。需要测量物体的 .以及两个物体发生础 直 撞前后各自的 _。物体的质量可用 A.可选用半径不同的两小球 接测量。 B.选用两球的质量应满足n一n 三、数据分析 C.小球n.每次必须从斜轨同一位置释放 选取质量不同的两个物体进行碰撞,测出物体的质量(加 D. 需用秒表测定小球在空中飞行的时间 n)和碰撞前后的速度(,v,,).若满足nv十nv (2)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 守恒。 .则验证了碰撞前后总 .间接地解决这个问题; 二 A.小球开始释放的高度1 预习演练 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 1.如图,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两 (3)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影点,实 个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 验时,先将人射球语多次从斜勃上S位置由静止释放; 找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP,然后把 被碰小球,静止放在轨道的水平部分,再将入射小球 ①用天平测出两个小球的质量分别为n;和m。; n.从斜轨上S位置由静止释放,与小球n:相撞,并多次 ②安装实验装置,将斜橹AB固定在桌边,使糟的末端切 重复。 线水平,再将一斜面BC连接在斜糟末端 还要完成的必要步要是 ③先不放小球:让小球】:从斜橹顶端A处由静止释 A.用天平测量两个小球的质量n、n 放,标记小球在斜面上的落点位置P B. 测量小球切:开始释放高度 ④将小球n:放在斜橹末端B处,仍让小球从斜顶 C.测量抛出点距地面的高度H D.分别找到】切:相碰后平均落地点的位置M、N 端A处由静止释放,两球发生碰撞,分别标记小球】 E. 测量平抛射程OM.O n.在斜面上的落点位置 (4)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 用毫米刻度尺测出各落点位置到斜橹末端B的距离 [用(2)中测量的量表示 ;若 图中M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三 碰撞是弹性碰撞,那么还应该满足的表达式为 个落点位置,从M、P、N到B点的距离分别为s、、 [用(2)中测量的量表示 依据上述实验步骤,请回答下面问题; 2.如图为验证动量守恒定律的实验装置,实验中选取两个 ()两小球的质量n、n:应满足n (选填“一” 率径相同,质量不等的小球,按下面步整进行实验 “-”或“<”)n:: (2)小球m与n。发生碰撞后,m的落点是图中 点,n:的落点是图中 点: (3)用实验中测得的数据来表示,只要满足关系式 .就能说明两球碰撞前后动量是守恒的。2 落地时间一 =15 为零，与系统内力的性质无关，与系统内物体做什么运动 无美。故选D 小球飞行过程中只受重力作用，所以合外力的冲量为 2.C解析物体在下滑的过程中，系统在水平方向上合力 I=mgt=1×10X1N·s=10N·s,方向经直向下 为零，但在竖直方向上合力不为零，故物体和小车组成的 由动量定理得△p=1=10N·8,方向竖直向下， 系统在水平方向上的动量守恒，总动量不守恒，A错误， (3)小球落地时竖直分速度为v,=gt=10m/s B正确：物体下滑过程中，只有物体的重力势能转化成系 由速度合成知，落地逸度 统的动能，没有其他能量产生，故系统机械能守恒，C正 v=V/+w,=√10+10m/s=102m/s 确，D错误。故选BC 所以小球落地时的动量大小 3.B解析由题意知，小孩和滑板动量守恒，则M十 p'=o=10√2kg·m/s m=0得。=兴，即济板的连度大小为出方向与 第3练 动量守恒定律 小孩运动方向相反，故B正确。故选B 4.BD解析小物块上升到最高点时，小物块相对楔形物 【预习梳理】 体静止，所以小物块与根形物体的速度都为，二者组成 一，1.很短 的系统在水平方向上动量守恒，全过程机械能守恒。以 2.(1)m1- (2)m2功一m2为 (3)相等 相反 向右为正方向，在小物块上升过程中，由水平方向系统动 =(4)1功十m2的 量守恒得m陆s0=(m十M),故A错误，B正确：由机 3.等于 二，1.(1)力学系统系统(2)中(3)以外 内 械能守恒定律得mgh+(m十M0= 2m%,故C错 2.(1)外力外力(2)p:'+p'm'+m2’ (3)外力 误，D正确，故选BD 外力 三、一切 第4练 实验：验证动量守恒定律 【预习演练】 【预习梳理】 1.D解析动量守恒的条件是系统不曼外力或外力的冲量 一、动量守恒 ·49· 二，质量速度天平 2.(1)>(2)MN(3)m1sn=m1/sw+me√/8N 三、加十m功’动量 解析(1)为了防止入射球碰撞后反弹，一定要保证入射 【预习演练】 球的质量大于被碰球的质量，故m1>m: 1.(1)BC(2)C(3)ADE(4)m1·OP=m1·OM+ (2)碰撞前，小球1落在图中的P点，由于>w,当 m:·ONm1·OP=1·O+4·ON 小球m1与m:发生碰撞后，m1的落点是图中M点， 解析（②）小球离开轨道后微手抛运动，由H=之知 的落点是图中N点： (3)设碰前小球m1的水平初逸度为，当小球m1与 ，即小球的下落时间相同，则由v=千知初建度 tg 发生碰撞后，小球川1落到M点，设其水平速度为助， 可用平抛运动的水平射程来表示，故C正确。故选C: 的落点是N点，设其水平递度为'，斜面C与水平面 (3)本实验要验证的是·OM十·OV=m·OP,因此 的倾角为a,由平抛运动规律得sina=2g,c0sa 要测量两个小球的质量和以及它们的水平射程(M 和OV,而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的 1,解得'=a,同理可得'= 2sin a 2sin a ,= 平均落，点，没有必要测量小球开始释放的高度力和抛出 gspcos a 点距地面的高度H。故应究成的步骤是ADE: 2sin a 因此，只要满足m功=m'十m西'，即 (4)根据平抛运动规律可知，落地高度相同，则运动时间 相网.设落地时间为对6=少，-Q叫-0四 m1√p=m1V十m√ 动 第5练弹性碰撞和非弹性碰撞 量守恒的表达式是：=m十m:头，若两球相碰前后 的动量守恒，则需要验证表达式m1·OP=m1·OM十 【预习梳理】 m:·O八N即可：若为弹性碰撞，则碰撞前后系统机械能守 一、1.动能 证，则有受川2=m西十号m:,即满是关系式： 2.动能 二1.同一条直线对心一维 m1·OP=m1·OF十n2·ON. 2.(1)动量动能(2)m:以助的速度向前运动，m1静止 ·50·