第一章 第三节 动量守恒定律(配套教参Word)-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记(粤教版)
2026-08-11
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教辅
山东金榜苑文化传媒有限责任公司
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| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理粤教版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第三节 动量守恒定律 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 720 KB |
| 发布时间 | 2026-08-11 |
| 更新时间 | 2026-08-11 |
| 作者 | 山东金榜苑文化传媒有限责任公司 |
| 品牌系列 | 步步高·学习笔记 |
| 审核时间 | 2026-08-11 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59162765.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦高中物理动量守恒定律核心知识点,从牛顿运动定律推导定律入手,明确系统、内力与外力概念,掌握理想守恒、近似守恒及某一方向守恒条件,通过实验验证(平抛运动测速度)构建理论到实践的学习支架。
该资料以科学推理(牛顿定律推导)和科学探究(实验设计与误差分析)为特色,例题涵盖碰撞、爆炸等多情境,培养模型建构能力,课中辅助教师高效授课,课后助力学生巩固知识、查漏补缺,提升科学思维与问题解决能力。
内容正文:
第三节 动量守恒定律
[学习目标] 1.能够运用牛顿运动定律推导出动量守恒定律(重点)。2.掌握动量守恒的条件,能在具体问题中判断动量是否守恒(重点)。3.能通过实验判断动量是否守恒,通过分析实验数据得出结论,并能对实验进行改进和创新(重难点)。
一、动量守恒定律的理解
1.如图所示,物体1和物体2在光滑水平面上碰撞。设物体1和物体2的质量分别为m1、m2,碰撞前,物体1和物体2的速度分别为v1、v2。碰撞时,物体1对物体2的作用力为F12,物体2对物体1的作用力为F21,物体1与物体2的碰撞时间为t。碰撞后,物体1和物体2的速度分别为v1'、v2'。请用所学知识证明碰撞前后,两物体总动量之和相等。
答案 由动量定理,对于物体1,
有F21t=m1v1'-m1v1
对于物体2,有F12t=m2v2'-m2v2
根据牛顿第三定律可知,F12=-F21
由以上三式可得m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
2.碰撞时的作用力其实是变力,且物体还受重力和支持力作用,上述推导结果依然正确吗?为什么?
答案 正确,虽然碰撞过程中的作用力是变力,但根据牛顿第三定律,相互作用的两个力总是等大反向,在相同时间内的冲量总是大小相等,方向相反,且重力与支持力的合力冲量为零,上述推导结果依然成立。
1.系统、内力与外力
(1)系统:两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫作一个系统。
(2)内力:系统内物体间的作用力。
(3)外力:系统外部其他的物体对系统的作用力。
2.动量守恒定律
(1)内容:如果系统所受合外力为零,则系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律。
(2)公式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
(3)条件:
①理想守恒:系统不受外力或所受合外力为零。
②近似守恒:系统所受合外力不为零,但内力远远大于外力。
③某一方向守恒:系统所受合外力不为零(整个系统动量不守恒),但在某一方向上合外力为零(或某一方向上内力远远大于外力),则可认为系统在该方向上动量守恒。
例1 (多选)关于下图所反映的物理过程,下列说法正确的是( )
A.在图甲中,子弹、木块组成的系统动量守恒
B.在图乙中,M、N组成的系统动量守恒
C.在图丙中,木球、铁球组成的系统动量不守恒
D.在图丁中,木块、斜面组成的系统在水平方向上动量守恒
答案 AD
解析 题图甲中,在光滑水平面上,子弹水平射入木块的过程中,子弹和木块组成的系统动量守恒,A正确;题图乙中系统受到墙的弹力作用,系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,B错误;题图丙中两球匀速下降,说明两球组成的系统在竖直方向上所受的合外力为零,细线断裂后,它们在水中运动的过程中,两球整体受力情况不变,遵循动量守恒定律,C错误;题图丁中斜面是不固定的,木块下滑过程中系统所受合外力不为零,动量不守恒,但木块和斜面组成的系统在水平方向上所受的合外力为零,故木块、斜面组成的系统在水平方向上动量守恒,D正确。
例2 (2024·广东省部分名校高二期末)如图所示,小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法正确的是( )
A.男孩和木箱组成的系统动量守恒
B.小车与木箱组成的系统动量守恒
C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D.木箱的动量的变化量与男孩、小车的总动量的变化量相同
答案 C
解析 在男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱的过程中,男孩在水平方向受到小车的摩擦力,即男孩和木箱组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,A错误;小车在水平方向上受到男孩的摩擦力,即小车与木箱组成的系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,B错误;男孩、小车与木箱三者组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,C正确;木箱、男孩、小车组成的系统动量守恒,木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相同,方向相反,D错误。
系统动量是否守恒的判定方法
1.选定研究对象及研究过程,分清外力与内力。
2.分析系统受到的外力矢量和是否为零,若外力矢量和为零,则系统动量守恒;若外力在某一方向上合力为零,则在该方向上系统动量守恒。系统动量严格守恒的情况很少,在分析具体问题时要注意把实际过程理想化,如碰撞、爆炸过程中,若系统内力远大于外力,系统动量近似守恒。
3.除了利用动量守恒的条件判定外,还可以通过实际过程中系统各物体在各方向上总动量是否保持不变来进行直观的判定。
二、动量守恒定律的验证
1.实验思路
(1)动量守恒的条件:系统所受合外力为零或者某个方向合外力为零。
(2)实验原理:当发生碰撞时作用时间很短,内力远大于外力,因此碰撞满足动量守恒的条件。在一维碰撞的情况下,设两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1'、v2',若系统所受合外力为零,则系统的动量守恒,则m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
(3)物理量的测量
①质量的测量:用天平测量两球的质量m1、m2。
②速度的测量:两球碰撞前后的速度,可以利用平抛运动的知识求出。
2.实验器材
(1)实验装置如图所示
(2)器材:铁架台,斜槽轨道,两个大小相等、质量不同的小球,重垂线,复写纸,白纸,天平,刻度尺,圆规,三角板等。
3.进行实验
(1)按图所示安装实验仪器,通过水平调节螺钉使斜槽末端处于水平,钢球放在上面能保持静止状态。在木板上依次铺上白纸、复写纸。利用重垂线在白纸上分别标注斜槽水平段端口、靶球初位置(支球柱)在白纸平面的投影点O和点O'。
(2)用天平测出两个大小相同、但质量不同的钢球的质量,质量大的钢球m1作为入射球,质量小的钢球m2作为靶球。
(3)先让入射球单独从斜槽上端紧靠定位板的位置自由滑下,在白纸上留下落地碰撞的痕迹。
(4)让入射球从斜槽上端同一位置自由滑下,与放在支球柱上的靶球发生碰撞,两球分别在白纸上留下落地碰撞的痕迹。
(5)测出入射球m1两次落地碰撞点与点O的距离s和s1,靶球m2落地碰撞点与点O'的距离s2。
4.数据分析
由于钢球离开斜槽末端后做平抛运动,钢球下落的高度相同,所以它们的飞行时间相等,故钢球飞出的水平距离与飞出的速度成正比。因此这个实验可以不测速度的具体数值,若m1s=m1s1+m2s2在误差允许范围内成立就验证了钢球碰撞前后总动量守恒。
5.误差分析
(1)系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求。
(2)偶然误差:主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量。
6.注意事项
(1)入射球的质量必须大于靶球的质量。
(2)每次都要控制入射球从相同的高度自由滑下。
(3)在调节实验装置时,要使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平,支柱与槽口间距离等于钢球直径,而且两球相碰时处在同一高度。
例3 (2024·广州市高二期中)用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。
(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 (填选项前的符号),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
D.小球的直径
(2)如图乙中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位置静止释放,找到其平均落地点的位置P。然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复,找到其平均落地点的位置M、N。接下来要完成的必要步骤是 (填选项前的符号)。
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.用圆规画最小半径的圆、圈入所有落点,分别找到m1、m2相碰前后平均落地点的圆心位置P、M与N
E.用圆规画圆、圈入所有落点,分别找到m1、m2相碰前后平均落地点的圆心位置P、M与N
F.测量平抛射程xOP、xOM与xON
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 [用(2)中测量的量表示]。
(4)经测定,m1=45.0 g,m2=7.5 g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1',则p1:p1'= ∶11;若碰撞结束时m2的动量为p2',则p1'∶p2'=11∶ 。实验结果表明,碰撞前、后总动量的比值为 。误差范围内碰撞小球动量守恒得到验证。
答案 (1)C (2)ADF (3)m1xOP=m1xOM+m2xON (4)14 2.9 1
解析 (1)实验中,小球做平抛运动,有h=gt2,x=vt,
解得v=x,可知当下落高度相同时,小球的初速度与水平射程成正比,
实验中需要验证m1v0=m1v1+m2v2,
整理可得m1xOP=m1xOM+m2xON,故A、B、D错误,C正确。
(2)由上一问解析中验证动量守恒的表达式可知,用天平测量两个小球的质量m1、m2是必要的,故A正确;
同理,可知没有必要测量小球m1开始释放高度h和抛出点距地面的高度H,故B、C错误;
为了减小测量误差,用圆规画最小半径的圆、圈入所有落点,分别找到m1、m2相碰前后平均落地点的圆心位置P、M与N,故D正确,E错误;
根据上一问分析可知测量平抛射程xOP、xOM与xON是必要的。故F正确。
(3)由(1)问解析知表达式可表示为
m1xOP=m1xOM+m2xON
(4)依题意p1∶p1'=xOP∶xOM=14∶11,
同理,可得p1'∶p2'=m1xOM∶m2xON=11∶2.9,
碰撞前、后总动量的比值≈1。
例4 (2024·广州市高二期末)如图(a),光电门1、2固定在气垫导轨上,滑块A(含遮光片)静置于光电门1左侧,滑块B静置于光电门1、2之间,现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒。完成下列相关实验内容。
(1)实验原理
若气垫导轨水平,A、B质量分别为mA、mB;A向右运动,遮光片通过光电门1的遮光时间为Δt1,A、B碰后粘在一起运动,遮光片通过光电门2的遮光时间为Δt2。当= (用mA、mB表示)时,系统动量守恒得到验证。
(2)实验操作
①调节气垫导轨水平:接通气源,仅将A放置于光电门1的左侧,轻推A,若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间,则需要适当 (填“升高”或“降低”)导轨左端,反复调节使气垫导轨水平;
②再将A、B如图(a)放置,轻推A,使A、B碰撞并粘在一起,记录Δt1、Δt2的值;
③重复步骤②,多次实验,记录多组Δt1、Δt2数据;
(3)实验数据处理
把记录的数据在图(b)中描点连线,作出Δt1-Δt2图线,其斜率k= (保留两位有效数字);已知mA=176.0 g、mB=170.0 g,若相对误差δ=||×100%,本次实验δ= %(保留一位有效数字)。
答案 (1) (2)降低 (3)0.49 4
解析 (1)设遮光片的宽度为d,则A通过光电门1的速度为v1=,A、B碰后粘在一起通过光电门2的速度为v2=
若系统动量守恒,则有mAv1=(mA+mB)v2,联立可得,当满足=,系统动量守恒得到验证。
(2)轻推A,若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间,说明A做加速运动,则需要适当降低导轨左端,反复调节使气垫导轨水平。
(3)由图(b)中数据可得,Δt1-Δt2图线的斜率为k==≈0.49,已知mA=176.0 g、mB=170.0 g,则有()真==≈0.51,则有δ=||×100%≈4%。
课时对点练
[分值:50分]
[1~3题,每题4分]
考点一 动量守恒定律的理解
1.(2024·广州市天河中学阶段检测)如图所示,两带电的金属球在绝缘的光滑水平面上沿同一直线相向运动,A带电荷量为-q,B带电荷量为+2q,下列说法正确的是( )
A.相碰前两球运动过程中动量不守恒
B.相碰前两球的总动量随距离的减小而增大
C.两球相碰分离后的总动量不等于相碰前的总动量,因为碰前作用力为引力,碰后为斥力
D.两球相碰分离后的总动量等于相碰前的总动量,因为两球组成的系统所受合外力为零
答案 D
解析 将两球看成一个系统分析,系统受重力、支持力,水平方向不受外力,故系统动量守恒,所以两球相碰分离后的总动量等于碰前的总动量。故选D。
2.(多选)(2024·深圳市龙华中学高二期中)下列情况中系统的动量守恒的是( )
A.小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,对人与车组成的系统
B.子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中,对子弹与木块组成的系统
C.子弹射入固定在墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统
D.斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时,对手榴弹各部分组成的系统
答案 ABD
解析 小车停在光滑水平面上,车上的人在车上走动时,人与车组成的系统所受合外力为零,动量守恒,故A正确;子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中,子弹与木块组成的系统所受合外力为零,动量守恒,故B正确;子弹射入固定在墙角的木块中,墙壁对木块有弹力作用,系统所受合外力不为零,动量不守恒,故C错误;斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时,手榴弹各部分组成的系统内力远大于外力,动量守恒,故D正确。
3.(2024·广州市高二期中)如图所示,站在车上的人,用锤子连续敲打小车。初始时,人、车、锤子都静止。假设水平地面光滑,关于这一物理过程,下列说法中正确的是( )
A.人、车和锤子组成的系统动量不守恒
B.因为人、车和锤子组成的系统合外力不为零,所以机械能不守恒
C.连续敲打可使小车持续向右运动
D.人、车和锤子组成的系统在水平方向上动量不守恒
答案 A
解析 在锤子的连续敲打下,系统竖直方向的合外力不等于零,该方向系统的动量不守恒,所以系统的动量不守恒,故A正确;系统合外力不为零不是判断机械能守恒的条件,而是由于人消耗体能,体内储存的化学能转化为系统的机械能,因此系统机械能不守恒,故B错误;把人、锤子和车子看成一个系统,系统水平方向不受外力,水平方向动量守恒,用锤子连续敲打车的左端,根据水平方向动量守恒可知,系统水平方向的总动量为零,锤子向左运动时,车子向右运动;锤子向右运动时,车子向左运动,所以车左右往复运动,不会持续地向右运动,故C、D错误。
考点二 动量守恒定律的验证
4.(8分)(2024·湛江市部分学校高二期中)某同学用如图所示装置,验证碰撞中的动量守恒。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影点。
(1)(2分)下列说法正确和必要的实验操作是 。
A.小球a和小球b的材质相同,半径相同
B.小球a的质量大于小球b的质量
C.测量小球a开始释放时的高度h
D.测量抛出点距地面的高度H
E.调节斜槽末端水平
(2)(4分)实验时,先将质量为m1的a球从斜槽上某一固定位置S由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹,重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把质量为m2的b球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让a球仍从位置S由静止开始滚下,和b球碰撞后,两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次。得到了如图所示的三个落地点的平均位置M、P、N,测出M、P、N到O点的距离分别为x1、x2、x3。若两球相碰前后的动量守恒,系统动量守恒的表达式可表示为 (用m1、m2、x1、x2、x3表示)。若还满足 (用x1、x2、x3表示),则说明碰撞前后两小球组成的系统机械能守恒。
(3)(2分)若将b球换成质量未知的c球(c球的质量小于a球的质量),实验结束后用刻度尺测量发现x1∶x2∶x3=1∶5∶6,已知小球a的质量为m1,则小球c的质量为 。
答案 (1)BE (2)m1x2=m1x1+m2x3 x1+x2=x3 (3)m1
解析 (1)为了保持沿水平方向发生对心碰撞,小球a和小球b的半径要相同,但材质不一定要相同,故A错误;为了两球碰撞后均向前做平抛运动,小球a的质量大于小球b的质量,故B正确;调节斜槽末端水平,不需要测量a开始释放时的高度h、抛出点距地面的高度H,故E正确,C、D错误。
(2)先将入射球a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为P,两球碰撞后,a球的平均落地点的位置为M,因为小球做平抛运动的时间相等,所以小球的水平位移之比等于速度之比,
若m1x2=m1x1+m2x3成立,
则动量守恒;若碰撞前后系统的机械能守恒,
则有m1=m1+m2,
联立解得x1+x2=x3
(3)由m1x2=m1x1+mcx3,x1∶x2∶x3=1∶5∶6,
解得mc=m1。
[5、6题,每题6分]
5.(多选)(2025·江门市鹤山市第一中学高二开学考试)如图所示,置于光滑水平面上的物块P、Q用细线和轻弹簧连接在一起并处于静止状态,轻弹簧处于压缩状态。细线质量不计,关于物块P、Q及细线、轻弹簧组成的系统,下列说法中正确的是( )
A.烧断细线后,系统总动量始终为零
B.烧断细线后,系统机械能始终为零
C.若在P的左侧放一挡板后再烧断细线,此后系统总动量仍然为零
D.若在Q的右侧放一挡板后再烧断细线,此后系统总动量向左
答案 AD
解析 烧断细线后,系统水平方向合外力为零,动量守恒,始终为零,故A正确;
烧断细线后,弹簧弹力做功,系统机械能守恒,不为零,故B错误;
若在P的左侧放一挡板后再烧断细线,挡板的弹力对系统有向右的冲量,根据动量定理可知此后系统总动量水平向右,故C错误;
同理,若在Q的右侧放一挡板后再烧断细线,挡板的弹力对系统有向左的冲量,根据动量定理可知此后系统总动量向左,故D正确。
6.(2024·佛山市高二期末)2023年9月,杭州亚运会滑板男子碗池决赛,中国小将陈烨以84.41分夺冠。如图所示,陈烨在比赛中腾空飞出碗池做斜抛运动,若忽略空气阻力,在腾空过程中,下列关于运动员和滑板构成的系统,说法正确的是( )
A.系统的动量守恒
B.系统的机械能先减小后增大
C.在最高点,系统的动量为0
D.系统的动量变化量的方向竖直向下
答案 D
解析 从开始起跳到达到最高点的过程中,在竖直方向上运动员和滑板所构成的系统所受合外力不为零,故运动员和滑板构成的系统动量不守恒,故A错误;忽略空气阻力,整个过程系统只有重力做功,系统的机械能守恒,故B错误;由于运动员做斜抛运动,在最高点,系统竖直方向的速度为0,水平方向的速度不为0,则在最高点系统的动量不为0,故C错误;设向上为正方向,初始时系统竖直方向的速度向上,竖直方向初动量方向为正,在最高点,系统竖直方向的速度为0,竖直方向末动量为0,系统的竖直方向动量变化量为竖直方向末动量减去竖直方向初动量,则竖直方向动量变化量为负,即系统的竖直方向动量变化量的方向竖直向下;运动员在水平方向上不受外力作用,水平方向动量守恒,没有动量变化,所以系统的动量变化量为竖直方向动量变化量,方向竖直向下,故D正确。
7.(10分)(2024·茂名市电白区期末)某小组用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。
(1)(2分)关于橡皮泥在本实验中的作用,下列说法正确的是 。
A.改变小车的质量
B.在两车碰撞时起到缓冲作用,防止撞坏小车
C.若在两个小车的碰撞端分别贴上尼龙搭扣(魔术贴),可起到相同的作用
(2)(2分)关于实验的操作,下列说法正确的是 。
A.实验前应微调木板的倾斜程度,使小车P能静止在木板上
B.接通打点计时器电源后,应将小车P由静止释放
C.与小车P碰撞前,小车Q应静止在木板上的适当位置
D.加砝码以改变小车质量再次实验,必须再次调整木板倾角
(3)(2分)打点计时器每隔0.02 s打一次点,实验得到的一条纸带如图乙所示,已将各计数点之间的距离标在图上。则小车P碰撞前的速度为 m/s(计算结果保留三位有效数字)。
(4)(2分)测得小车P的总质量为m,小车Q的总质量为m2,图乙中AB、BC、CD、DE四段长度分别为x1、x2、x3、x4,为了验证动量守恒定律,需要验证的表达式是 (用题中所给物理量符号表示)。
(5)(2分)某同学发现系统碰后动量的测量值总是大于碰前动量的测量值,可能的原因是 (写出一条即可)。
答案 (1)C (2)C (3)1.63 (4)m1x2=(m1+m2)x4 (5)木板倾角过大(碰前小车Q具有沿轨道向下的速度)
解析 (1)在碰撞过程中,橡皮泥在本实验中的作用是使碰撞后两车粘连在一起,与在两小车的碰撞端分别贴上尼龙搭扣作用相同。故选C。
(2)实验前应微调木板的倾斜程度,平衡摩擦力,使小车P能在木板上匀速直线运动,故A错误;接通打点计时器电源后,小车P匀速运动,故释放时需有一定的初速度,故B错误;与小车P碰撞前,小车Q应静止在木板上,保证碰撞前速度为0,且位置要适当,保证可以测量出小车P的碰前速度,故C正确;加砝码以改变小车质量再次实验,不需要再次调整木板倾角,故D错误。
(3)碰撞前的速度应该选择BC段求平均速度,则v==×10-2 m/s≈1.63 m/s
(4)x4为碰撞后二者的运动距离,
则根据动量守恒定律可得
m1v=(m1+m2)v',v=,v'=,
解得m1x2=(m1+m2)x4
(5)由上述可知m1x2=(m1+m2)x4,若系统碰后动量的测量值总是大于碰前动量的测量值,则说明碰撞前Q不是处于静止状态,可能是因为木板倾角过大导致碰前小车Q具有沿轨道向下的速度。
8.(8分)(2024·东莞外国语学校高二期中)在“验证动量守恒定律”的实验中,某同学用如图所示的装置进行了如下的操作:
①先调整斜槽轨道,使其末端的切线水平,在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于靠近槽口处,使小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;
②将木板向右平移适当的距离,再使小球a从原固定点由静止释放,撞在木板上并在白纸上留下痕迹B;
③把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端让小球a仍从原固定点由静止释放,和小球b相碰后,两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C;
④用刻度尺测量白纸上O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2和y3。
(1)(2分)两小球的质量关系:ma mb(填“>”“<”或“=”)。
(2)(2分)碰撞后,小球b落点的痕迹是 (填“A”“B”或“C”)。
(3)(2分)上述实验除需测量白纸上O点到A、B、C三点的距离外,还需要测量的物理量有 。
A.木板向右移动的距离L
B.小球a和小球b的质量ma、mb
C.A、B两点间的高度差Δt
D.小球a和小球b的半径r
(4)(2分)用本实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒,其表达式为 。
答案 (1)> (2)A (3)B (4)=+
解析 (1)为防止两球碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,
即ma>mb
(2)根据题意可知,碰后小球b速度最大,
根据x=vt,h=gt2可知,小球b下落距离最小,所以落点为A。
(3)根据(2)分析,可知v=x,
则碰撞前入射球a的速度大小v0=x,
碰撞后入射球a的速度大小v1=x
碰撞后被碰球b的速度v2=x,
两球碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,
由动量守恒定律得mav0=mav1+mbv2
整理得=+,
所以还需测量的物理量有小球a和小球b的质量ma、mb。故选B。
(4)由(3)分析知验证两小球碰撞过程动量守恒,
其表达式为=+。
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