高三物理三维设计第十四章实验专题针对训练

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1、1.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图实一3所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证木块间相互作用时动量守恒.V7)V/A图实一3(1)该同学还必须有的器材是.(2)需要直接测量的数据是・(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是.解析：这个实验的思路与课本上采用的实验的原理完全相同，也是通过测平抛运动的水平位移来代替它们作用完毕时的速度.答案：⑴刻度尺、天平⑵两木块的质量如、加2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离七、X2(3)加1X1=ZW2*2图实一42.用半

2、径相同的两个小球力、〃的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意图如图实一4所示，斜槽与水平槽圆滑连接.实验时先不放B球，使/球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹.再把〃球静置于水平槽边缘处，让力球仍从(7处由静止滚下，力球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹.记录纸上的O点是重垂线所指的位置,若测得各落点痕迹到O点的距离：OM=2・68cm,OP=8.62cm,ON=H・50cm,并知/、〃两球的质量比为2:1,则未放B球时力球落地点是记录纸上的点，系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p1的百分误差吟3><100%

3、=%(结果保留一位有效数字).解析：M、N分别是碰后两球的落地点的位置，P是碰前力球的落地点的位置，碰前系统的总动量可等效表示为p=mA-OPt碰后总动量可等效表示为p'=/wzf•OM+ON,则其百分误差也乎」x100%tn^OP—(叫•OM+mON)

4、=——op——-——X100%~2%・答案：P2撞时动量守恒.现已测出力点离水平桌面的距离为仏〃点离水平桌面的距离为方，C点与桌子边沿间的水平距离为C・此外：(1)还需要测量的量是、和.(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为・(忽略小球的大小)解析：(1)要验证动量守恒必须知道两球

5、碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度"和山由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量加1,就能求出弹性球1的动量变化；根据平拋运动的规律只要测出立柱高〃和桌面高77就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量和立柱高〃、桌面高H就能求出弹性球2的动量变化.(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程为2/wiy[a—h=2mfjb—h+nt2寸丹+<•答案:⑴弹性球1、2的质量m2立柱高h桌面高H(2)2加iyja—h=2ni\]b—h+m21-H+h4.气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利

6、用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和。的气垫导轨和滑块/和〃验证动量守恒定律，实验装置如图实一6所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：a.用天平分别测出滑块/、3的质量昇、〃s；b・调整气垫导轨，使导轨处于水平；c.在/和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d.用刻度尺测出/的左端至挡板C的距离厶；e.按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块力、〃运动时间的计时器开始工作，当4、B滑块分别碰撞挡板G。时计时结束，记下力、〃分别到达G

7、。的运动时间勺和纭(1)实验中还应测量的物理量及其符号是・(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是,上式中算得的A.B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因有(至少答岀两点).解析：/、〃两滑块被压缩的弹簧弹开后，在气垫导轨上运动时可视为匀速运动，因此只要测出A与C的距离£1、〃与D的距离b及/到C、B到D的时间“和切测出两滑块的质量，就可以用证动量是否守恒.U<2(1)实验中还应测量的物理量为〃的右端至挡板D的距离，符号为L2.(2)验证动量守恒定律的表达式是h<2产生误差的原因：①厶、L2>“、『2、“血、加〃的数据测

8、量误差；②没有考虑弹簧推动滑块的加速过程；③滑块并不是做标准的匀速直线运动，滑块与导轨间有少许摩擦力.④气垫导轨不完全水平.图实一7答案：见解析4.用如图实一7所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验：(1)先测岀可视为质点的两滑块/、〃的质量分别为加、M及滑块与桌面间的动摩擦因数“・滑块B恰好紧靠桌(2)用细线将滑块力、B连接，使力、〃间的轻弹簧处于压缩状态,边.(3)剪断细线，测出滑块〃做平抛运动的水平位移X】,滑块力沿水平桌面滑行距离为七(未滑出桌面).为验证动量守恒定律，写出还需测量的物理量及表示它们的字母;如果动量守恒，需要满足的关系

9、式为.解析：弹开后B做平拋运动，为求其弹开后的速度即平抛运动的初速度，必须测量下落高度H.弹开后/做匀减速运动，由动能定理由动量守恒定律Mv—niV