高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 实验 验证动量守恒定律课堂演练（含解析）粤教版选修3-5-粤教版高中选修3-5物理试题.doc

实验验证动量守恒定律

1．在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置：

(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则()
A．m1>m2，r1>r2 B．m1>m2，r1<r2
C．m1>m2，r1＝r2 D．m1<m2，r1＝r2
(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是________．
A．直尺 B．游标卡尺
C．天平 D．弹簧测力计
E．秒表
(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为________________________________
_______________________________________________________
(用装置图中的字母表示)．
解析：(1)为防止反弹造成入射球返回斜槽，要求入射球质量大于被碰球质量，即m1>m2，为使入射球与被碰球发生对心碰撞，要求两小球半径相同，故选项C正确．
(2)设入射小球碰前的速度为v1，入射小球、被碰小球相碰后的速度分别为v′1、v′2.由于两球都从同一高度做平抛运动，当以运动时间为一个计时单位时．可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度．因此，验证的动量守恒关系m1v1＝m1v′1＋m2v′2可表示为m1x1＝m1x′1＋m2x′2.所以需要直尺、天平，而无须弹簧测力计、秒表．由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的，两球的半径不必测量，故无须游标卡尺．
(3)得出验证动量守恒定律的结论应为m1OP＝m1OM＋m2O′N.
答案：(1)C(2)AC(3)m1OP＝m1OM＋m2O′N
2．某同学利用气垫导轨做“验证碰撞中的动量守恒”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．

(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③接通光电计时器；
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；
⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧装有同定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；
⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35ms；
⑧测出挡光片的宽度d＝5mm，测得滑块1的质量为m1＝300g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200g.
(2)数据处理与实验结论：
①实验中气垫导轨的作用是：
A．_______________________________________________；
B．_______________________________________________.
②碰撞前滑块1的速度v1为________m/s；碰撞后滑块1的速度v2为________m/s；滑块2的速度v3为________m/s；(结果均保留两位有效数字)
③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由(回答两个不变量)．
a．_______________________________________________；
b．_______________________________________________.
解析：(2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
B．保证两个滑块的碰撞是一维的．
②滑块1碰撞之前的速度v1＝eq\f(d,Δt1)＝eq\f(5×10－3,10.01×10－3)m/s≈0.50m/s；
滑块1碰撞之后的速度
v2＝eq\f(d,Δt2)＝eq\f(5×10－3,49.99×10－3)m/s≈0.10m/s；
滑块2碰撞之后的速度为v3＝eq\f(d,Δt3)＝eq\f(5×10－3,8.35×10－3)m/s≈0.60m/s.
③a.系统碰撞前后总动量不变．
原因：系统碰撞之前m1v1＝0.15kg·m/s，
系统碰撞之后m1v2＋m2v3＝0.15kg·m/s.
b．系统碰撞前后总动能不变．
原因：系统碰撞之前的总动能
Ek1＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＝0.0375J，
系统碰撞之后的总动能
Ek2＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,3)＝0.0375J.
答案：