高中物理高考 实验八　验证动量守恒定律 课件练习题

这是一份高中物理高考 实验八　验证动量守恒定律 课件练习题，共60页。PPT课件主要包含了弹性碰撞，m1LE＝，m1LD＋m2LF，导轨不平右端高等内容，欢迎下载使用。
实验八　验证动量守恒定律
主干梳理 对点激活
[实验方案一]　利用滑块和气垫导轨完成实验[实验器材]气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、尼龙搭扣、撞针、橡皮泥等。
[实验方案二]　利用摆长相等的摆球完成实验[实验器材]带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。[实验步骤]1．用天平测出两个等大小球的质量m1、m2。
2．把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。3．一个小球静止，拉起另一个小球，放下后它们相碰。4．测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。5．改变碰撞条件，重复实验。
[实验步骤]1．用天平测出两小车的质量。2．将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。3．接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一个整体运动。4．改变碰撞条件，重复实验(①改变小车A的初速度；②改变两小车的质量)。
[实验步骤]1．用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球(避免入射小球反弹)。2．按照如图所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。
3．白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下铅垂线所指的位置O。4．不放被撞小球，每次让入射小球(质量为m1)从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。5．把被撞小球(质量为m2)放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。如图所示。6．连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。
1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。2．方案提醒(1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平。(2)若利用摆球进行验证，两摆球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直。(3)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力。(4)若利用平抛运动规律进行验证，安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球。3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变。
1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求。(1)碰撞是否为一维(即正碰)，为此两球应等大，且速度沿球心连线方向。(2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，用长木板实验时是否平衡了摩擦力。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。
考点细研 悟法培优
考点1　　实验原理与操作例1　(2020·福建省龙岩市高三下学期3月教学质量检查)在“验证动量守恒定律”的实验中，实验装置及实验中小球运动轨迹及平均落点的情况如图所示，回答下列问题：
(1)本实验需要测量的物理量是___________(填选项前的字母)。A．小球的质量ma、mbB．小球离开斜槽后飞行的时间ta、tbC．小球离开斜槽后飞行的水平射程xA、xB、xCD．槽口到水平地面的竖直高度H(2)实验中重复多次让小球a从斜槽上的同一位置释放，其中“同一位置释放”的目的是_______________________________________________。(3)放置被碰小球b前后，小球a的落点位置分别为图中的___________和________。
为了保证小球每次平抛的初速度相同
[变式1]　(2020·安徽省合肥市肥东县高三3月线上调研)某同学利用如下实验装置研究两物体碰撞过程中的守恒量。实验步骤如下：①如图所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球1、球2与木条的撞击点；
③将木条平移到图中所示位置，让入射球1从斜轨上A点由静止释放，确定撞击点；④把球2静止放置在水平槽的末端，让入射球1从斜轨上A点由静止释放，确定球1和球2相撞后的撞击点；⑤测得B′与N、P、M各点的高度差分别为h1、h2、h3。根据该同学的实验，回答下列问题：(1)两小球的质量关系为m1_____________ m2(填“>”“＝”或“m2)。B．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。
C．先不放小球2，让小球1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。D．将小球2放在斜槽末端边缘处，让小球1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1和2在斜面上的落点位置。E．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)在不放小球2时，让小球1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，小球1的落点在图中的________________________点；把小球2放在斜槽末端边缘处，让小球1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1的落点在图中的________________________点。(2)若碰撞过程中，满足表达式________________________________，则该碰撞过程动量守恒；若碰撞过程中，满足表达式__________ _________________，则该碰撞过程机械能守恒。(用m1、m2、LD、LE、LF表示)
[变式3－2]　(2020·东北三省四市教研联合体高三下模拟)某同学设计了验证动量守恒定律的实验。所用器材有：固定有光电门的长木板、数字计时器、一端带有遮光片的滑块A(总质量为M)、粘有橡皮泥的滑块B(总质量为m)等。将长木板水平放置，遮光片宽度为d(d很小)，重力加速度为g，用相应的已知物理量符号回答下列问题：(1)如图a所示，使A具有某一初速度，记录下遮光片经过光电门的时间t和A停止滑动时遮光片与光电门的距离L，则A经过光电门时的速度可表示 为v＝________；A与木板间的动摩擦因数μ＝_____________。
(2)如图b所示，仍使A具有某一初速度，并与静止在正前方的B发生碰撞(碰撞时间极短)，撞后粘在一起继续滑行。该同学记录了遮光片经过光电门的时间t0，A、B撞前B左端距光电门的距离s1，以及A、B撞后它们一起滑行的距离s2，若A、B材料相同，它们与木板间的动摩擦因数用字母μ表示，如需验证A、B系统碰撞时满足动量守恒定律，只需验证 _________________________________________成立即可。
高考模拟 随堂集训
1．(2020·宁夏银川九中、石嘴山三中、平罗中学三校高三下联考)用如图所示的装置来验证动量守恒定律。滑块在气垫导轨上运动时阻力不计，其上方挡光条到达光电门D(或E)，计时器开始计时；挡光条到达光电门C(或F)，计时器停止计时。实验主要步骤如下：
a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；b．给气垫导轨通气并调整使其水平；c．调节光电门，使其位置合适，测出光电门C、D间的水平距离L；d．A、B之间紧压一轻弹簧(与A、B不粘连)，并用细线拴住，如图静置于气垫导轨上；e．烧断细线，A、B各自运动，弹簧恢复原长前A、B均未到达光电门，从计时器上分别读取A、B在两光电门之间运动的时间tA、tB。(1)实验中还应测量的物理量x是________________________________ (用文字表达)。
光电门E、F间的水平距离
(2)利用上述测量的数据，验证动量守恒定律的表达式是__________ ___________________ (用题中所给的字母表示)。(3)利用上述数据还能测出烧断细线前弹簧的弹性势能Ep＝ _______________________________________(用题中所给的字母表示)。
2．(2020·山东省二模)某同学在利用气垫导轨、滑块、数字计时器、光电门等器材验证动量守恒定律的实验中，用到两个相同的光电门1和2及质量分别为400 g、200 g的滑块A和B，两滑块上分别固定有宽度相同的长方形遮光片。部分实验操作如下：(1)用精度为0.02 mm的游标卡尺测量遮光片的宽度，示数如图甲所示，其读数为________________ cm。某次测量中，数字计时器记录的遮光片通过光电门的时间为40.0 ms，则滑块的速度大小为_________ m/s(结果保留三位有效数字)。
(2)研究两个滑块的弹性碰撞：实验中给某个静止滑块适当的初速度，使其从左向右运动，与另一静止的滑块发生弹性碰撞，碰后两滑块的速度方向相同。据此判断，实验开始时，气垫导轨上放置的器材1、器材2、器材3、器材4(如图乙)从左到右依次应为________________________。a．光电门1、滑块A、滑块B、光电门2b．光电门1、滑块B、滑块A、光电门2c．滑块A、光电门1、滑块B、光电门2d．滑块B、光电门1、滑块A、光电门2
(3)研究两个滑块的完全非弹性碰撞：实验中两个滑块碰撞后粘在一起，从左向右先后通过某一光电门。测得先通过该光电门的遮光片速度大小为0.309 m/s，后通过该光电门的另一遮光片速度大小为0.311 m/s。若上述速度大小的差别由单一因素引起，该因素可能是______________或________________________。a．遮光片倾斜b．空气阻力c．气垫导轨不水平，左低右高d．气垫导轨不水平，左高右低
3．(2020·山东省青岛市二模)如图，是用气垫导轨验证动量守恒定律的实验装置，滑块1的质量m1＝0.20 kg，滑块2的右端面固定一小块橡皮泥，其总质量m2＝0.10 kg。两滑块上均装有宽度d＝0.50 cm的遮光条，在两滑块间合适位置装有光电门1，在滑块2左侧适当位置装有光电门2。将滑块1置于导轨右端，然后用橡皮锤水平敲击滑块1，滑块1经过光电门1，数字计时器显示的时间为0.050 s，滑块1与滑块2碰撞后粘在一起，碰撞后滑块2与滑块1先后经过光电门2，数字计时器先后显示的时间分别为0.068 s和0.065 s。请回答下列问题：
(1)对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为____________ kg·m/s，碰撞后系统的总动量为____________ kg·m/s。(计算结果均保留两位有效数字)(2)由(1)中计算结果可以看出，碰撞前后系统的总动量并不完全相等，你认为产生这一差异的原因是___________________________________。
4．(2020·山东省潍坊市五县高三下学期3月联合模拟)某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：①固定斜槽，并使轨道的末端水平；
②在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧槽口，让小球a从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下，撞到木板，在白纸上留下压痕O；③将木板向右平移适当距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞到木板，在白纸上留下压痕B；④把半径相同的小球b放在斜槽轨道水平段的右边缘，让小球a仍从原固定点由静止开始滚下，与b球相碰后，两球撞在木板上，在白纸上留下压痕A和C；
(1)本实验必须测量的物理量是_____________(填序号字母)；A．小球a、b的质量B．小球a、b的半径rC．斜槽轨道末端到木板的水平距离xD．球a的固定释放点到斜槽轨道末端的高度差HE．记录纸上O点到A、B、C的距离h1、h2、h3
(2)用(1)中所测得的物理量来表示两球碰撞过程动量守恒，其表达式为 ___________________；(3)对该实验的探究结果没有影响的是______________(填序号字母)。A．木板是否竖直B．斜槽轨道末端部分是否水平C．斜槽轨道是否光滑