北京市海淀区2026-2027学年高三上学期期中备考变式训练专题 实验：验证动量守恒定律

· 北京市海淀区2027届高三上学期期中备考变式训练专题 · 实验：验证动量守恒定律 · 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、复习基本思路 1、明确实验原理 基本原理：。 实际原理：（一动撞一静，物体的初速度为零）。 实际操作：用测量长度代替测量速度——   核心原理：两个小球都做平抛运动，高度相同，平抛运动时间相同，小球的水平位移之比等于小球平抛初速度之比。 2、基本操作考查点 （1）两个小球半径相等，确保两个小球发生的是对心碰撞； （2），确保小球碰撞时不反弹，减小实验误差； （3）斜槽末端保持水平； （4）每次释放的位置保持一致； （5）落点确定时，用圆规画圆，圆心作为平均落点； （6）需要测量的量包括两个小球的质量和三个水平位移的大小； 3、拓展方案 图1 图2 图3 二、巩固训练 （一）平抛后落在水平面方案 1．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)若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则应选择________。 A．， B．， C．， D．， (2)该实验需要满足的实验条件为（     ） A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线是水平的 C．入射球每一次都要从同一高度由静止滚下 D．碰撞的瞬间，入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行 (3)图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球多次从斜轨上位置静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射球从斜轨位置静止释放，与小球相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________。（填选项的符号） A．用天平测量两个小球的质量、 B．测量小球开始释放高度 C．测量抛出点距地面的高度 D．分别找到、相碰后平均落地点的位置、 E．测量两球平抛射程、 (4)在实验误差允许范围内，若满足关系式________，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒（用题目中所给已知量表示）； (5)若两球发生的为弹性碰撞，不计空气阻力，下列关系式正确的是________。 A． B． C． 【答案】(1)C (2)BCD (3)ADE (4) (5)B 【详解】（1）入射球质量要大于被碰球（防止反弹）；两球半径相等，保证对心碰撞，即 故选。 （2）A．斜槽不需要光滑，只要每次从同一位置释放，到达末端速度相同即可，A错误； B．斜槽末端切线水平，小球才能做平抛运动，B正确； C．入射球每次同一高度静止释放，保证初速度不变，C正确； D．球心连线与轨道末端切线平行，保证一维对心碰撞，D正确。 故选。 （3）小球平抛高度H相同，平抛时间为定值，水平速度，速度与水平射程成正比，验证动量守恒时可用射程代替速度。 需要测两球质量，找到碰后两球平均落地点，测量；不需要测释放高度h和下落高度H。 故选。 （4）动量守恒，直接替换为射程后表达式为 （5）弹性碰撞，机械能守恒 结合 得 故选。 （二）平抛后落在竖直面方案 2．将“验证动量守恒定律实验”的实验装置进行如图所示的改装，实验操作步骤如下： 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槽口处，使小球a从斜槽轨道上某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x，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，与小球b碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C。 回答下列问题： (1)实验室只有如下A、B、C三个小球，则入射小球a应该选取________进行实验（填字母代号）。 A． B． C． (2)关于该实验操作说法正确的是（     ） A．斜槽必须足够光滑且末端保持水平 B．入射小球a质量一定小于被碰小球b质量 C．入射小球先后必须在斜槽上同一位置由静止释放 (3)为了判断动量是否守恒，除需要测量小球下落的竖直高度、、以外，还需要测量的物理量有________（填选项前字母）。 A．小球a、b的质量、 B．固定释放点到斜槽末端的竖直高度h C．木板向右平移的距离x (4)若所测物理量满足表达式________________________________，则说明球a和球b碰撞中动量守恒。（用（3）中所测物理量的字母表示） (5)若该碰撞为弹性碰撞，则以下等式成立的是（     ） A． B． C． D． 【答案】(1)B (2)C (3)A (4) (5)C 【详解】（1）为使小球b能放在斜槽水平段末端且与小球a正碰，两球半径应相同；同时应取小球a质量大于小球b，使碰撞后两球仍向前运动并在木板上留下可辨认的两个落点。三种小球中，选B作小球a、选A作小球b，满足直径相同，且，，前者质量大于后者。 故选B。 （2）A．斜槽末端切线水平是必要条件，但斜槽不必“足够光滑”，从同一固定点释放即可保证入射速度相同，故A错误； B．实验中应选小球a质量大于小球b，而不是小球a的质量一定小于小球b，故B错误； C．每次都从斜槽上同一固定点由静止释放小球a，才能保证碰撞前速度相同，故C正确； 故选C。 （3）小球a、b碰撞前后的动量分别含有质量和速度，仅测量落点的竖直高度还不够，因此还需测量小球a、b的质量。 故选A。 （4）以小球a、b为系统，碰撞时间很短，木板对小球的作用沿水平方向可忽略，系统水平方向动量守恒。平抛运动中，竖直方向和水平方向分别满足， 在木板平移距离相同并以O为基准测量落点高度差时，三次实验具有相同的几何比例因子，可写成 所以入射小球a的速度、碰撞后小球a的速度和碰撞后小球b的速度分别与，，成正比。 碰撞前后水平方向动量守恒的对象方程为 约去相同的比例因子，得到判据 （5）由水平方向动量守恒和机械能守恒；动量方程沿用小问4，机械能守恒方程为 联立两式并代入上述质量比，可得 由小问4的平抛测量关系，三种速度分别正比于，，，因此 故选C。 （三）平抛后落在斜面方案 3．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个小球a、b，按下述步骤做了如下实验： ①用天平测出两小球a、b的质量（分别为m1和m2）： ②按图示安装好实验器材，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端； ③先不放小球b，让小球a从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置； ④将小球b放在斜槽末端边缘处，让小球a从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记下小球a和b在斜面上的落点位置； ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。 根据该同学的实验，回答下列问题： (1)实验中选取的小球a、b它们的半径和质量应该满足_________。 (2)若斜槽AB是粗糙的对实验结果________（“有”或“没有”）影响 (3)若把小球b放在斜槽末端边缘处，小球a从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球a的落点在图中的________点。 (4)若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，则下列表达式中正确的有 （多选）。 A．m1LF=m1LD+m2LE B．m1L＝m1L＋m2L C．m1LE＝m1LD＋m2LF D．m1＝m1＋m2 【答案】(1)两球半径相等，a球质量大于b球质量 (2)没有 (3)D (4)CD 【详解】（1）为了发生对心碰撞，两球半径相等，为了防止入射球反弹，a球质量大于b球质量。 （2）若斜槽AB是粗糙的对实验结果没有影响，只要每次从同一位置静止释放小球m1即可保证每次小球到达斜槽末端速度相同。 （3）小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是D点，m2球的落地点是F点； （4）设斜面倾角为θ，小球落点到B点的距离为L，小球从B点抛出时速度为v，则竖直方向有Lsin θ＝gt2 水平方向有Lcos θ＝vt 解得v＝＝＝ 所以v，由题意分析得，只要满足m1v1＝m2v2＋m1v′1 把速度v代入整理得 说明两球碰撞过程中动量守恒；若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失，则要满足关系式 整理得m1LE＝m1LD＋m2LF 故选CD。 （四）平抛后落在圆弧面方案 4．某同学利用如图所示的装置完成了动量守恒定律的验证，图中弧形槽的半径为（未知），其操作如下： ①测量出两个大小完全相同的小球、的质量和； ②将导轨固定在桌面上，调整轨道末端的高度距离地面，并使得小球B静止在轨道末端；然后将弧形槽置于水平面上，调整其位置使槽与水平面的切点在轨道末端的正下方； ③拿走小球B，将小球A由挡板处静止释放，小球落在弧形槽上的点； ④将小球B放在导轨末端，将小球A仍从原来的位置静止释放，小球A、B的落点分别为、；经测量可知弧、、所对应的圆心角分别为、、。 根据以上的操作回答下列问题： (1)为了更好地完成实验，需________；（填“大于”、“小于”或“等于”） (2)该实验除了图中的实验器材，还需要________；（多选，填选项前的字母） A．秒表 B．天平 C．毫米刻度尺 D．角度测量仪 (3)如果两小球A、B碰撞过程中动量守恒，则关系式应为________． 【答案】(1)大于 (2)BD (3) 【详解】（1）为了使小球A发生碰撞后不被反弹，需要两个小球的质量满足大于。 （2）实验中小球做平抛运动，有 解得 则有 即需要测量小球的质量和弧Oa、Ob、Oc所对应的圆心角需要用到的实验器材为天平和角度测量仪。 故选BD。 （3）如果两小球A、B碰撞过程中动量守恒，则 即 整理可得 （五）利用弹簧验证动量守恒定律的方案 5．某实验小组利用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。所用器材：固定有光电门的长木板、数字计时器、右端带有遮光片的滑块（总质量为）、粘有橡皮泥的滑块（总质量也为。 (1)将长木板水平放置，光电门安装在弹簧原长的右侧，用力向左推使弹簧压缩。释放离开弹簧后通过光电门，遮光片通过光电门的时间为，遮光片宽度为非常小），通过光电门的速度为___________ (2)A通过光电门后与静止在正前方的发生碰撞，撞后粘在一起继续滑行。撞前左端距光电门的距离为撞后它们一起滑行的距离为。某次测量时的左侧面位置如图乙所示，刻度尺的读数为___________cm。 (3)已知与木板间的动摩擦因数均为，重力加速度为。若___________（用题中所给物理量的符号表示）成立，即可验证碰撞时系统满足动量守恒定律。 (4)小明认为，保持通过光电门时速度不变，改变的大小进行多次实验，可以利用图像来探究碰撞过程。 ①要使得以相同的速度通过光电门，多次实验时必须要求___________ ②以为横坐标，为纵坐标，若图像是斜率为的直线，则可验证碰撞时系统动量守恒，而与截距无关。你是否同意他的观点，并简要说明理由_____。 【答案】(1) (2)29.50 (3) (4) 滑块A从弹簧同一位置由静止释放 A、B系统动量守恒有，整理得 可知若图像是斜率为的倾斜直线，即可验证A、B碰撞时系统动量守恒，而与截距无关。 【详解】（1）遮光片宽度极小，平均速度近似瞬时速度，故A通过光电门的速度为 （2）图乙可知刻度尺最小分度值为0.1cm，故读数保留到百分位，则读数为。 （3）设A与B碰撞前速度大小，则有 设A碰撞B后整体速度大小为，则有 规定向右为正方向，A碰撞B过程，根据动量守恒有 联立整理得 （4）[1]每次实验将滑块A从弹簧同一位置由静止释放，保证弹簧弹性势能相同，则A离开弹簧时速度相同。 [2]以上分析可知，A、B系统动量守恒有 整理得 可知若图像是斜率为的倾斜直线，即可验证A、B碰撞时系统动量守恒，而与截距无关。 （六）利用悬挂小球验证动量守恒定律 6．某同学利用如图甲所示的装置探究小球碰撞过程的守恒规律，实验操作如下： ①分别测出大小完全相同的小球A、B的质量、； ②用等长轻质细绳将小球A、B悬挂于等高的两点，在每个小球与悬点之间连接力传感器； ③将小球B拉至位置1由静止释放，小球B摆到最低点时与静止在最低点的小球A发生正碰，碰撞后小球B反向摆动至最高点3，小球A向左摆动至最高点5； ④力传感器分别记录连接小球A、B的细绳拉力F随时间t的变化图像，图乙、丙为两条拉力曲线。 、、、、、、均为已知量，当地重力加速度为g。 (1)小球A对应的F-t图像是___________（填“乙”或“丙”）。 (2)比较两球质量：___________（填“>”、“<”或“=”）。 (3)若满足___________，则小球A、B碰撞过程动量守恒（用题目给的符号表示）。 (4)若满足___________，则该碰撞为弹性碰撞（用图乙、丙中的测量量表示）。 【答案】(1)乙 (2)> (3) (4) 【详解】（1）小球A碰撞前静止在最低点，细绳的拉力恒定等于自身重力，对应图乙中段平行横轴的直线；碰撞后小球A获得速度，拉力瞬间变大出现峰值，随后摆动减速，拉力逐渐减小，在最高点拉力小于重力。 （2）碰撞后小球B反向弹回，则入射球的质量小于被碰球的质量，即 （3）由动量守恒定律可得 在最低点由牛顿第二定律可得 则，， 解得 （4）弹性碰撞满足动量守恒、动能不变，则 由图乙可知 解得 （七）利用频闪照片验证动量守恒定律 7．用如图所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2质量分别为、，直径分别为、。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置。 (1)小球1和2的质量应满足__________，直径应满足__________。（选填“大于”“等于”或“小于”） (2)实验时，先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛水平位移。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止释放，与小球2碰撞，并多次重复。该实验需要完成的必要步骤还有__________。（选填选项前的字母） A．测量小球1的释放点距桌面的高度 B．测量斜槽轨道末端距地面的高度 C．分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置、 D．测量平抛水平位移、 (3)在实验误差允许范围内，若满足关系式__________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 (4)某同学拍摄了台球碰撞的频闪照片如图所示，在水平桌面上，台球1向右运动，与静止的台球2发生碰撞。已知两个台球的质量相等，他测量了台球碰撞前后相邻两次闪光时间内台球运动的距离为，为，其中与连线的夹角为，与连线的夹角为。从理论分析，若满足__________关系，则可说明两球碰撞前、后动量守恒。 【答案】(1) 大于 等于 (2)CD (3) (4) 【详解】（1）[1][2]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，即大于。为使两球发生对心碰撞，两球直径应相等，即等于。 （2）设小球1碰撞前瞬间的速度为，碰撞后瞬间小球1、2的速度分别为、，根据动量守恒可得 两球在空中下落高度相同，运动时间相等，则有，， 联立解得 还需要分别找到两小球的平均落地点的位置M、N，并测量平抛射程OM、ON。 故选CD。 （3）由（2）问分析可知，若满足关系式 则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 （4）设为，沿方向根据动量守恒可得 垂直方向根据动量守恒可得 联立可得若满足 则可说明两球碰撞前、后动量守恒。 （八）利用光电门与气垫导轨验证动量守恒定律 8．为了验证动量守恒定律，大同市某中学的高二年级的同学设计了如图所示的实验装置：将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为d的挡光片，测得滑块A、 B（包含遮光片）的质量分别为m1和m2。 (1)打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间_____（填“相等”或“不相等”）时，可认为气垫导轨水平。 (2)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B发生碰撞且不粘连。与光电门1相连的计时器显示的遮光时间为Δt1，与光电门2相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为Δt2和Δt3。为使滑块A能通过光电门2，则m1_____m2（小于、等于或大于）；该装置在用于“验证动量守恒定律”时，_____（填“需要”或“不需要”）测出遮光片的宽度d。 (3)若两滑块发生的是弹性碰撞，则下列等式成立的是（     ） A． B． C． D． 【答案】(1)相等 (2) 大于 不需要 (3)C 【详解】（1）调节气垫导轨水平，向右轻推滑块，如果滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等，则气垫导轨水平。 （2）[1] 碰撞后A能通过光电门2，说明A、B碰撞后A不反弹，则滑块A的质量大于滑块B的质量； [2]设遮光条的宽度为d，滑块经过光电门时的速度大小分别是，， 滑块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 整理得 实验不需要测遮光条的宽度d。 （3）若滑块发生弹性碰撞，碰撞过程系统机械能守恒，由机械能守恒定律得 解得 与联立可得 故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $ · 北京市海淀区2027届高三上学期期中备考变式训练专题 · 实验：验证动量守恒定律 · 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、复习基本思路 1、明确实验原理 基本原理：。 实际原理：（一动撞一静，物体的初速度为零）。 实际操作：用测量长度代替测量速度——   核心原理：两个小球都做平抛运动，高度相同，平抛运动时间相同，小球的水平位移之比等于小球平抛初速度之比。 2、基本操作考查点 （1）两个小球半径相等，确保两个小球发生的是对心碰撞； （2），确保小球碰撞时不反弹，减小实验误差； （3）斜槽末端保持水平； （4）每次释放的位置保持一致； （5）落点确定时，用圆规画圆，圆心作为平均落点； （6）需要测量的量包括两个小球的质量和三个水平位移的大小； 3、拓展方案 图1 图2 图3 二、巩固训练 （一）平抛后落在水平面方案 1．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)若入射小球质量为，半径为；被碰小球质量为，半径为，则应选择________。 A．， B．， C．， D．， (2)该实验需要满足的实验条件为（     ） A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线是水平的 C．入射球每一次都要从同一高度由静止滚下 D．碰撞的瞬间，入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行 (3)图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球多次从斜轨上位置静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射球从斜轨位置静止释放，与小球相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________。（填选项的符号） A．用天平测量两个小球的质量、 B．测量小球开始释放高度 C．测量抛出点距地面的高度 D．分别找到、相碰后平均落地点的位置、 E．测量两球平抛射程、 (4)在实验误差允许范围内，若满足关系式________，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒（用题目中所给已知量表示）； (5)若两球发生的为弹性碰撞，不计空气阻力，下列关系式正确的是________。 A． B． C． （二）平抛后落在竖直面方案 2．将“验证动量守恒定律实验”的实验装置进行如图所示的改装，实验操作步骤如下： 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槽口处，使小球a从斜槽轨道上某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x，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，与小球b碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C。 回答下列问题： (1)实验室只有如下A、B、C三个小球，则入射小球a应该选取________进行实验（填字母代号）。 A． B． C． (2)关于该实验操作说法正确的是（     ） A．斜槽必须足够光滑且末端保持水平 B．入射小球a质量一定小于被碰小球b质量 C．入射小球先后必须在斜槽上同一位置由静止释放 (3)为了判断动量是否守恒，除需要测量小球下落的竖直高度、、以外，还需要测量的物理量有________（填选项前字母）。 A．小球a、b的质量、 B．固定释放点到斜槽末端的竖直高度h C．木板向右平移的距离x (4)若所测物理量满足表达式________________________________，则说明球a和球b碰撞中动量守恒。（用（3）中所测物理量的字母表示） (5)若该碰撞为弹性碰撞，则以下等式成立的是（     ） A． B． C． D． （三）平抛后落在斜面方案 3．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个小球a、b，按下述步骤做了如下实验： ①用天平测出两小球a、b的质量（分别为m1和m2）： ②按图示安装好实验器材，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端； ③先不放小球b，让小球a从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置； ④将小球b放在斜槽末端边缘处，让小球a从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记下小球a和b在斜面上的落点位置； ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。 根据该同学的实验，回答下列问题： (1)实验中选取的小球a、b它们的半径和质量应该满足_________。 (2)若斜槽AB是粗糙的对实验结果________（“有”或“没有”）影响 (3)若把小球b放在斜槽末端边缘处，小球a从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球a的落点在图中的________点。 (4)若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，则下列表达式中正确的有 （多选）。 A．m1LF=m1LD+m2LE B．m1L＝m1L＋m2L C．m1LE＝m1LD＋m2LF D．m1＝m1＋m2 （四）平抛后落在圆弧面方案 4．某同学利用如图所示的装置完成了动量守恒定律的验证，图中弧形槽的半径为（未知），其操作如下： ①测量出两个大小完全相同的小球、的质量和； ②将导轨固定在桌面上，调整轨道末端的高度距离地面，并使得小球B静止在轨道末端；然后将弧形槽置于水平面上，调整其位置使槽与水平面的切点在轨道末端的正下方； ③拿走小球B，将小球A由挡板处静止释放，小球落在弧形槽上的点； ④将小球B放在导轨末端，将小球A仍从原来的位置静止释放，小球A、B的落点分别为、；经测量可知弧、、所对应的圆心角分别为、、。 根据以上的操作回答下列问题： (1)为了更好地完成实验，需________；（填“大于”、“小于”或“等于”） (2)该实验除了图中的实验器材，还需要________；（多选，填选项前的字母） A．秒表 B．天平 C．毫米刻度尺 D．角度测量仪 (3)如果两小球A、B碰撞过程中动量守恒，则关系式应为________． （五）利用弹簧验证动量守恒定律的方案 5．某实验小组利用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。所用器材：固定有光电门的长木板、数字计时器、右端带有遮光片的滑块（总质量为）、粘有橡皮泥的滑块（总质量也为。 (1)将长木板水平放置，光电门安装在弹簧原长的右侧，用力向左推使弹簧压缩。释放离开弹簧后通过光电门，遮光片通过光电门的时间为，遮光片宽度为非常小），通过光电门的速度为___________ (2)A通过光电门后与静止在正前方的发生碰撞，撞后粘在一起继续滑行。撞前左端距光电门的距离为撞后它们一起滑行的距离为。某次测量时的左侧面位置如图乙所示，刻度尺的读数为___________cm。 (3)已知与木板间的动摩擦因数均为，重力加速度为。若___________（用题中所给物理量的符号表示）成立，即可验证碰撞时系统满足动量守恒定律。 (4)小明认为，保持通过光电门时速度不变，改变的大小进行多次实验，可以利用图像来探究碰撞过程。 ①要使得以相同的速度通过光电门，多次实验时必须要求___________ ②以为横坐标，为纵坐标，若图像是斜率为的直线，则可验证碰撞时系统动量守恒，而与截距无关。你是否同意他的观点，并简要说明理由_____。 （六）利用悬挂小球验证动量守恒定律 6．某同学利用如图甲所示的装置探究小球碰撞过程的守恒规律，实验操作如下： ①分别测出大小完全相同的小球A、B的质量、； ②用等长轻质细绳将小球A、B悬挂于等高的两点，在每个小球与悬点之间连接力传感器； ③将小球B拉至位置1由静止释放，小球B摆到最低点时与静止在最低点的小球A发生正碰，碰撞后小球B反向摆动至最高点3，小球A向左摆动至最高点5； ④力传感器分别记录连接小球A、B的细绳拉力F随时间t的变化图像，图乙、丙为两条拉力曲线。 、、、、、、均为已知量，当地重力加速度为g。 (1)小球A对应的F-t图像是___________（填“乙”或“丙”）。 (2)比较两球质量：___________（填“>”、“<”或“=”）。 (3)若满足___________，则小球A、B碰撞过程动量守恒（用题目给的符号表示）。 (4)若满足___________，则该碰撞为弹性碰撞（用图乙、丙中的测量量表示）。 （七）利用频闪照片验证动量守恒定律 7．用如图所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2质量分别为、，直径分别为、。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置。 (1)小球1和2的质量应满足__________，直径应满足__________。（选填“大于”“等于”或“小于”） (2)实验时，先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛水平位移。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止释放，与小球2碰撞，并多次重复。该实验需要完成的必要步骤还有__________。（选填选项前的字母） A．测量小球1的释放点距桌面的高度 B．测量斜槽轨道末端距地面的高度 C．分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置、 D．测量平抛水平位移、 (3)在实验误差允许范围内，若满足关系式__________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 (4)某同学拍摄了台球碰撞的频闪照片如图所示，在水平桌面上，台球1向右运动，与静止的台球2发生碰撞。已知两个台球的质量相等，他测量了台球碰撞前后相邻两次闪光时间内台球运动的距离为，为，其中与连线的夹角为，与连线的夹角为。从理论分析，若满足__________关系，则可说明两球碰撞前、后动量守恒。 （八）利用光电门与气垫导轨验证动量守恒定律 8．为了验证动量守恒定律，大同市某中学的高二年级的同学设计了如图所示的实验装置：将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为d的挡光片，测得滑块A、 B（包含遮光片）的质量分别为m1和m2。 (1)打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间_____（填“相等”或“不相等”）时，可认为气垫导轨水平。 (2)滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B发生碰撞且不粘连。与光电门1相连的计时器显示的遮光时间为Δt1，与光电门2相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为Δt2和Δt3。为使滑块A能通过光电门2，则m1_____m2（小于、等于或大于）；该装置在用于“验证动量守恒定律”时，_____（填“需要”或“不需要”）测出遮光片的宽度d。 (3)若两滑块发生的是弹性碰撞，则下列等式成立的是（     ） A． B． C． D． 学科网（北京）股份有限公司 $