《2019秋 金版学案 物理·选修3-5（粤教版）练习：第一章实验 验证动量守恒定律 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019秋 金版学案 物理·选修3-5（粤教版）练习：第一章实验 验证动量守恒定律 Word版含解析.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、实验 验证动量守恒定律实验 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： 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)若入射小球质量为若入射小球质量为 m1，半径为，半径为 r1；被碰小球质量为；被碰小球质量为 m2，半径 为 ，半径 为 r2，则，则 ( ) Am1m2，r1r2 Bm1m2，r1m2，r1r2 Dm1m2，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 ，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 正确正确 (2)设入射小球碰前的速度为设入射小球碰前的速度为 v1
2、，入射小球、被碰小球相碰后的速 度分别为 ，入射小球、被碰小球相碰后的速 度分别为 v1、v2.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 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 m1v1m1v1m2v2可表示为可表示为 m1x1 m1x1m2x2.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 所以需要直尺、天平，而无须弹簧测力计、
3、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得出验证动量守恒定律的结论应为 m1OPm1OMm2ON. 答案：答案：(1)C (2)AC (3)m1OPm1OMm2ON 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 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：下面是实验的主要步骤： 安装好气垫导轨，调节气垫导
4、轨的调节旋钮，使导轨水平；安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； 向气垫导轨通入压缩空气；向气垫导轨通入压缩空气； 接通光电计时器；接通光电计时器； 把滑块把滑块 2 静止放在气垫导轨的中间；静止放在气垫导轨的中间； 滑块滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； 释放滑块释放滑块1， 滑块， 滑块1通过光电门通过光电门1后与左侧装有同定弹簧的滑块后与左侧装有同定弹簧的滑块2 碰撞， 碰后滑块碰撞， 碰后滑块 2 和滑块和滑块 1 依次通过光电门依次通过光电门 2， 两滑块通过光电门， 两滑块通过光电门 2 后后 依次被制动；依次被制动； 读出滑块通过
5、两个光电门的挡光时间分别为：滑块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 通过光电 门 1 的挡光时间的挡光时间 t110.01 ms，通过光电门，通过光电门 2 的挡光时间的挡光时间 t249.99 ms，滑块，滑块 2 通过光电门通过光电门 2 的挡光时间的挡光时间 t38.35 ms； 测出挡光片的宽度测出挡光片的宽度 d5 mm，测得滑块，测得滑块 1 的质量为的质量为 m1300 g， 滑块 ， 滑块 2(包括弹簧包括弹簧)的质量为的质量为 m2200 g. (2)数据处理与实验结论：数据处理与实验结论： 实验中气垫导轨的作用是：实验中气垫导轨的作用是： A_；
6、 B_. 碰撞前滑块碰撞前滑块1的速度的速度v1为为_m/s； 碰撞后滑块； 碰撞后滑块1的速度的速度v2 为为_m/s；滑块；滑块 2 的速度的速度 v3为为_m/s；(结果均保留两位有 效数字 结果均保留两位有 效数字) 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 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(回答两个不变量回答两个不变量) a_； b_. 解析：解析：(2)A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差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
7、的碰撞是一维的保证两个滑块的碰撞是一维的 滑块滑块 1 碰撞之前的速度碰撞之前的速度 v1 m/s0.50 m/s ； d t1 5 10 3 10.01 10 3 滑块滑块 1 碰撞之后的速度碰撞之后的速度 v2 m/s 0.10 m/s； d t2 5 10 3 49.99 10 3 滑块滑块 2 碰撞之后的速度为碰撞之后的速度为 v3 m/s0.60 m/s. d t3 5 10 3 8.35 10 3 a.系统碰撞前后总动量不变系统碰撞前后总动量不变 原因：系统碰撞之前原因：系统碰撞之前 m1v10.15 kgm/s， 系统碰撞之后系统碰撞之后 m1v2m2v30.15 kgm/s.
8、b系统碰撞前后总动能不变系统碰撞前后总动能不变 原因：系统碰撞之前的总动能原因：系统碰撞之前的总动能 Ek1 m1v 0.037 5 J， 1 2 2 1 系统碰撞之后的总动能系统碰撞之后的总动能 Ek2 m1v m2v 0.037 5 J. 1 2 2 2 1 2 2 3 答案：答案：见解析见解析 3某同学用如图某同学用如图(a)所示的装置通过半径相同的所示的装置通过半径相同的 A、B 两球的碰撞 来探究碰撞中的守恒量， 图中 两球的碰撞 来探究碰撞中的守恒量， 图中 PQ 是斜槽，是斜槽， QR 为水平槽， 实验时先使为水平槽， 实验时先使 A 球从斜槽上某一固定位置球从斜槽上某一固定位置
9、 G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记 录纸上， 留下痕迹， 重复上述操作 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记 录纸上， 留下痕迹， 重复上述操作 10 次， 得到次， 得到 10 个落点痕迹， 再把个落点痕迹， 再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A 球仍从位置球仍从位置 G 由静止开始滚 下，和 由静止开始滚 下，和 B 球碰撞后，球碰撞后，A、B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重 复这种操作 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重 复这种操作 10 次，图次，图(a)中中 O 点是水平槽末端点是水平槽末端 R 在记录纸上的垂直投 影
10、点， 在记录纸上的垂直投 影点，B 球落点痕迹如图球落点痕迹如图(b)，其中米尺水平放置，且平行于，其中米尺水平放置，且平行于 G、R、O 所在的平面，米尺的零点与所在的平面，米尺的零点与 O 点对齐点对齐 图 图(a) 图 图(b) (1)除了图中器材外，实验室还备有下列器材，完成本实验还需要 用到的器材有 除了图中器材外，实验室还备有下列器材，完成本实验还需要 用到的器材有_(填选项号填选项号) A秒表 秒表 B天平 天平 C毫米刻度尺 毫米刻度尺 D打点计时器打点计时器(及电源和 纸带 及电源和 纸带) E圆规 圆规 F弹簧测力计 弹簧测力计 G游标卡尺游标卡尺 (2)从图从图(b)可以
11、测出碰撞后可以测出碰撞后 B 球的水平射程应取为球的水平射程应取为_cm. (3)在以下选项中，在以下选项中， _是本次实验必须进行的测量是本次实验必须进行的测量(填 选项号 填 选项号) A水平槽上未放水平槽上未放 B 球时，测量球时，测量 A 球落点位置到球落点位置到 O 点的距离点的距离 BA 球与球与 B 球碰撞后，测量球碰撞后，测量 A 球落点位置到球落点位置到 O 点的距离点的距离 C测量测量 A 球或球或 B 球的直径球的直径 D测量测量 A 球和球和 B 球的质量球的质量(或两球质量之比或两球质量之比) E测量测量 G 点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度 解析：解析：
12、(1)利用天平测量小球质量，利用刻度尺测量落点距离，利 用圆规找到圆心 利用天平测量小球质量，利用刻度尺测量落点距离，利 用圆规找到圆心 (2)距离为距离为 O 点到落点圆心间的距离点到落点圆心间的距离 (3)ABD 答案：答案：(1)BCE (2)64.7(填填 64.2 cm65.2 cm 之间均可之间均可) (3)ABD 4用图示实验装置探究“碰撞中的不变量”实验，除了图示装置 中的实验仪器外，下列仪器中还需要的是 用图示实验装置探究“碰撞中的不变量”实验，除了图示装置 中的实验仪器外，下列仪器中还需要的是( ) A秒表秒表 B天平天平 C刻度尺刻度尺 D直流电源直流电源 E交流电源交流
13、电源 若实验中得到一条纸带如图所示， 已知若实验中得到一条纸带如图所示， 已知 A、 B 车的质量分别为车的质量分别为 mA、 mB，则该实验需要验证的表达式是，则该实验需要验证的表达式是_(用图中 物理量和已给出的已知量表示 用图中 物理量和已给出的已知量表示) 解析：解析：该实验需要测量小车的质量，故需要天平；需要测量各计 数点间距，故需要刻度尺；打点计时器有计时功能，无需秒表；而打 点计时器工作电源是交流电源，无需直流电源，故选 该实验需要测量小车的质量，故需要天平；需要测量各计 数点间距，故需要刻度尺；打点计时器有计时功能，无需秒表；而打 点计时器工作电源是交流电源，无需直流电源，故选
14、 BCE； 小车； 小车 A 碰 前做匀速运动，打在纸带上的点间距是均匀的，故求碰前小车 碰 前做匀速运动，打在纸带上的点间距是均匀的，故求碰前小车 A 的速 度应选 的速 度应选 BC 段，碰后两车一起做匀速运动，打出的点也是间距均匀的， 故选 段，碰后两车一起做匀速运动，打出的点也是间距均匀的， 故选 DE 段来计算碰后速度，在误差允许的范围内，需要验证的表达 式是 段来计算碰后速度，在误差允许的范围内，需要验证的表达 式是 mAvAvAB，即，即 mAxBCxDE.(mAmB)(mAmB) 答案：答案：BCE mAxBCxDE(mAmB) 5 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动
15、量守恒定律 的实验 在足够大的水平平台上的 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律 的实验 在足够大的水平平台上的 A 点放置一个光电门， 水平平台上点放置一个光电门， 水平平台上 A 点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面采用的实验步骤 如下： 点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面采用的实验步骤 如下： A在小滑块在小滑块 a 上固定一个宽度为上固定一个宽度为 d 的窄挡光片；的窄挡光片； B用天平分别测出小滑块用天平分别测出小滑块 a(含挡光片含挡光片)和小球和小球 b 的质量的质量 ma、mb； C在在 a 和和 b 间用细线连接，中间夹一被压缩了的水平轻短
16、弹簧， 静止放置在平台上； 间用细线连接，中间夹一被压缩了的水平轻短弹簧， 静止放置在平台上； D细线烧断后，细线烧断后，a、b 瞬间被弹开，向相反方向运动；瞬间被弹开，向相反方向运动； E记录滑块记录滑块 a 通过光电门时挡光片的遮光时间通过光电门时挡光片的遮光时间 t； F小球小球 b 从平台边缘飞出后，落在水平地面的从平台边缘飞出后，落在水平地面的 B 点，用刻度尺 测出平台距水平地面的高度 点，用刻度尺 测出平台距水平地面的高度 h 及平台边缘铅垂线与及平台边缘铅垂线与 B 点之间的水平距 离 点之间的水平距 离 sb； G改变弹簧压缩量，进行多次测量改变弹簧压缩量，进行多次测量 (1
17、)用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽 度为 用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽 度为_mm. (2)该实验要验证动量守恒定律，则只需验证两物体该实验要验证动量守恒定律，则只需验证两物体 a、b 弹开后的 动量大小相等，即 弹开后的 动量大小相等，即_(用上述实验所涉及物理量 的字母表示，当地重力加速度为 用上述实验所涉及物理量 的字母表示，当地重力加速度为 g) 解析：解析：(1)螺旋测微器的固定刻度读数为螺旋测微器的固定刻度读数为 2.5 mm，可动刻度读数为，可动刻度读数为 0.015.0 mm0.050 mm，所以最终读数为：，所以最终读数为：2.
18、5 mm0.050 mm 2.550 mm. (2)烧断细线后，烧断细线后，a 向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a 经过光电门的速度经过光电门的速度 va ；故 ；故 a 的动量的动量 pama. d t d t b 离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得：离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得：h gt2， 1 2 sbvbt， 解得解得 vbsb ， g 2h 动量大小动量大小 pbmbsb ； g 2h 若动量守恒，设向右为正，有若动量守恒，设向右为正，有 0mbvbmava， 即即 mambsb . d t g 2h 答案：答案：(1)2.550 (2) mbsb mad t g 2h