第一章 4.实验验证动量守恒定律（课件 学案 练习）高中物理 教科版（2019）选择性必修第一册

4.实验：验证动量守恒定律 1.用如图甲所示的装置研究碰撞中的动量守恒，小车P的前端、小车Q的后端均粘有橡皮泥，小车P的后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车P，使之运动，与静止的小车Q相碰粘在一起，继续运动。 （1）实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得B、C、D、E各点到起点A的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上　　　　段来计算小车P的碰撞前的速度。 （2）测得小车P（含橡皮泥）的质量为m1，小车Q（含橡皮泥）的质量为m2，如果实验数据满足关系式　　　　　　　　　　　　，则说明小车P、Q组成的系统碰撞前后动量守恒。 （3）如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰撞前总动量与系统碰撞后总动量相比，将　　　　　　（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 2.利用“类牛顿摆”验证动量守恒定律。 实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。 实验步骤： （1）测量小球1、2的质量分别为m1、m2，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲； （2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为d的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍； （3）分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，如图乙。已知重力加速度为g，碰前球1的动量大小为　　　　　 。若满足关系式　　　　　　　　，则碰撞中动量守恒。 3.如图1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末端碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。 接下来的实验步骤如下： 步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置P； 步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞；重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置M、N； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。 （1）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有　　　　　　　　。（写出物理量及相应符号） （2）若测得各落点痕迹到O点的距离：OM＝2.68 cm，OP＝8.62 cm，ON＝11.50 cm，并知小球1、2 的质量比为2∶1，则系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p'的百分误差＝　　　　％（结果保留一位有效数字）。 （3）完成上述实验后，实验小组成员小红对上述装置进行了改造，小红改造后的装置如图2所示。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，两球落在以斜槽末端为圆心的圆弧上，平均落点为M'、P'、N'。测量轨道末端到M'、P'、N'三点的连线与水平方向的夹角分别为α1、α2、α3，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为　　　　　（用所测物理量的符号表示）。 4.如图是用气垫导轨验证两滑块A、B碰撞过程中动量守恒的实验装置，已知遮光板宽度为d，实验过程中给滑块A一向右的初速度，使它碰撞静止的滑块B。某同学记录了滑块A碰撞前经过光电门的遮光时间t1、碰撞后经过光电门的遮光时间t2；滑块B碰撞后经过光电门的遮光时间t3，选水平向右为正方向。 （1）该实验还需测量的物理量为　　　　。 A.滑块A的质量m1 B.滑块B的质量m2 C.两光电门之间的距离L1 D.开始时滑块A、B之间的距离L2 （2）以下各空用题中和第（1）问中的 ... ...