2018年高考物理二轮复习第十二章物理实验专题12.10验证动量守恒定律

《2018年高考物理二轮复习第十二章物理实验专题12.10验证动量守恒定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、专题12.10验证动量守恒定律1.如图甲，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（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hB．.小球抛出点距地面的高度HC．.小球做平抛运动的射程（2）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多次从斜轨上位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程，然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是(

2、填选项的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程，（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）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为　　　　　　　用②中测量的量表示）。甲乙（4）经测定，m1=45.0g，m2=7.5g，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p1ʹ，则p1∶p1ʹ=∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2ʹ，则p1ʹ∶p2ʹ=11∶。实验结果说明，碰撞前、后总动量的

3、比值为。（5）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，可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据，分析和计算出被撞小球m2平抛运动射程的最大值为cm。【参考答案】（1）C（2）ADE或DEA或DAE（3）（4）142.91∶1（5）76.8（3）由动量守恒定律可得m1v1+m2v2=m1v0，而速度可以用相应的水平位移替代，所以动量守恒表达式可表示为。若碰撞是弹性碰撞，碰撞前后动能相等，m1v02=m1v12+m2v22.而速度可以用相应的水平位移替代，所以碰撞前后动能相等表达式可表示为。（4）设小球平抛运动时间为t，碰撞前m1的动量为p1=45.

4、0×10-3×44.80×10-2/t，碰撞后m1的动量为p1ʹ=45.0×10-3×35.20×10-2/t，则p1∶p1ʹ=14∶11；碰撞后m2的动量为p2ʹ=7.5×10-3×55.60×10-2/t，，则p1‘∶p2ʹ=11∶2.9实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值===1∶1。（5）在上述实验中仅更换两个小球的材质，使它们做弹性碰撞，其他条件不变，由，可得=，将m1=45.0g，m2=7.5g，=44.80cm代人上式得=76.8cm。2.气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵将压缩空气通过导轨的众多小孔高速喷出，在导轨与滑块之间形成薄薄一层气垫，使滑块悬浮在导

5、轨上．由于气垫的摩擦力极小，滑块在导轨上的运动可很好地近似为没有摩擦的运动．我们可以用固定在气垫导轨上的光电门A、B和光电计时装置，以及带有I形挡光条的滑块C、D来验证动量守恒定律．已知I形挡光条的持续挡光宽度为L，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：a.调节气垫导轨底座螺母，观察导轨上的气泡仪，使导轨成水平状态；b．在滑块C、D间放入一个轻质弹簧，用一条橡皮筋捆绑箍住三者成一水平整体，静置于导轨中部；c．将光电门尽量靠近滑块C、D两端；d．烧断捆绑的橡皮筋，使滑块C、D在弹簧作用下分离，分别通过光电门A、B；e．由光电计时器记录滑块C第一次通过光电门A时I形挡光条持续挡光的时间t

6、C，以及滑块D第一次通过光电门B时I形挡光条持续挡光的时间tD．（1）实验中还应测量的物理量是；（2）根据上述测量的实验数据及已知量，验证动量守恒定律的表达式是；上式中算得的C、D两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的主要原因是；（3）利用上述实验数据(填写“能”或“否”)测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出计算表达式：。若不能说明理由：。【参考答案】（1）滑块C、D的质量mC、mD；（2）=.滑块与气垫导轨间仍存在摩擦，气垫导轨未完全水平    （3）能Ep＝＝mC()2+mD()2【名师解析】（1）要验证弹簧作用弹开的两滑块动量守恒，需要知道两滑块的质量和速度，而速度可

7、以通过计时器或光电门测量的时间和位移计算，所以实验中还应测量的物理量是滑块C、D的质量mC、mD；（2）设遮光条的宽度为L，则vC＝，vD＝，则验证动量守恒定律的表达式是mCvC=mDvD，即=.产生误差的主要原因是：滑块与气垫导轨间仍存在摩擦，气垫导轨未完全水平，测量mC、mD及tA、tB时带来的误差；（3）烧断捆绑的橡皮筋后只有弹簧弹力做功，系统机械能守恒，所以弹簧的弹性势能等于两滑块离开弹簧时的动能，即Ep＝mCvC2+mDvD2＝mC()2+mD(