2023-2024學(xué)年人教版選擇性必修第一冊(cè) 1-4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 學(xué)案

4實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.選取合理的器材，設(shè)計(jì)合理的方案驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(重點(diǎn))。2.創(chuàng)設(shè)系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒的條件。3.掌握一維碰撞前、后速度測(cè)量的方法，并學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(重點(diǎn))。4.體會(huì)將不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化為易測(cè)量的物理量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想(重難點(diǎn))。一、實(shí)驗(yàn)思路1．動(dòng)量守恒定律的適用條件：______________或者_(dá)_______________________。2．實(shí)驗(yàn)原理：由于發(fā)生碰撞時(shí)作用時(shí)間很短，內(nèi)力____________外力，因此碰撞滿足動(dòng)量守恒定律的條件。在一維碰撞的情況下，設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1′、v2′，若系統(tǒng)所受合外力為零，則系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則________________________________________________________________________。二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案1：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1．實(shí)驗(yàn)裝置：如圖所示實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥、擋光片等。2．物理量的測(cè)量(1)質(zhì)量的測(cè)量：用________測(cè)量?jī)苫瑝K的質(zhì)量m1、m2。(2)速度的測(cè)量：v＝__________________，式中的d為滑塊上擋光片的__________，Δt為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)____________的時(shí)間。(3)碰撞情景的實(shí)現(xiàn)：利用彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設(shè)計(jì)各種類型的碰撞，利用在滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量。3．本實(shí)驗(yàn)研究以下幾種情況(1)滑塊碰撞后分開(kāi)。(2)滑塊碰撞后粘連。(3)靜止的兩滑塊被反向彈開(kāi)。4．實(shí)驗(yàn)步驟：(以上述3中第(1)種情況為例)(1)安裝氣墊導(dǎo)軌，接通電源，給導(dǎo)軌通氣。調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平。(2)在滑塊上安裝好擋光片、彈性碰撞架、光電門等，測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量m1和m2。(3)用手撥動(dòng)滑塊使其在兩數(shù)字計(jì)時(shí)器之間相碰?；瑝K反彈越過(guò)數(shù)字計(jì)時(shí)器之后，抓住滑塊避免反復(fù)碰撞。讀出兩滑塊經(jīng)過(guò)兩數(shù)字計(jì)時(shí)器前后的4個(gè)時(shí)間。(4)改變碰撞速度，或采用運(yùn)動(dòng)滑塊撞擊靜止滑塊等方式，分別讀出多組數(shù)據(jù)，記入表格。5．?dāng)?shù)據(jù)分析在確保擋光片寬度d一致的前提下，可將驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′變?yōu)轵?yàn)證________________________________________________。6．注意事項(xiàng)(1)氣墊導(dǎo)軌要調(diào)整到水平。(2)安裝到滑塊上的擋光片寬度適當(dāng)小些，計(jì)算速度會(huì)更精確。方案2：研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1．實(shí)驗(yàn)裝置：如圖甲所示，讓一個(gè)質(zhì)量________的小球從斜槽上滾下來(lái)，與放在斜槽末端的另一質(zhì)量________的同樣大小的小球發(fā)生正碰，斜槽末端保持水平，之后兩小球都做________________。實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)，斜槽軌道，兩個(gè)大小相等、質(zhì)量________的小球，鉛垂線，復(fù)寫(xiě)紙，白紙，________，__________，圓規(guī)，三角板等。2．物理量的測(cè)量(1)質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量?jī)尚∏虻馁|(zhì)量m1、m2。(2)速度的測(cè)量：兩球碰撞前后的速度，可以利用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求出。3．實(shí)驗(yàn)步驟：(1)不放被碰小球，讓入射小球m1從斜槽上某一位置由________滾下，記錄平拋的落點(diǎn)P及水平位移OP。(2)在斜槽水平末端放上被碰小球m2，讓m1從斜槽________位置由靜止?jié)L下，記下兩小球離開(kāi)斜槽做平拋運(yùn)動(dòng)的落點(diǎn)M、N及水平位移OM、ON。(3)為了減小誤差，需要找到不放被碰小球及放被碰小球時(shí)小球落點(diǎn)的平均位置。為此，需要讓入射小球從同一高度多次滾下，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，然后用圓規(guī)畫(huà)盡量小的圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面，其圓心即為小球落點(diǎn)的平均位置。4．?dāng)?shù)據(jù)分析由OP＝v1t，OM＝v1′t，ON＝v2′t，得v1＝eq\f(OP,t)，v1′＝eq\f(OM,t)，v2′＝eq\f(ON,t)?？芍∏蚺鲎埠蟮乃俣戎鹊扔谒鼈兟涞貢r(shí)飛行的水平距離之比，因此這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以不測(cè)量速度的具體數(shù)值，只需驗(yàn)證________________________________是否成立就可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律是否成立。5．注意事項(xiàng)(1)斜槽末端的切線必須水平。(2)入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放。(3)入射球的質(zhì)量m1大于被碰球的質(zhì)量m2。(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。(5)不需要測(cè)量速度的具體數(shù)值，將速度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為水平距離的測(cè)量。三、誤差分析1．系統(tǒng)誤差：主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求。(1)碰撞是否為一維。(2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動(dòng)量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，用長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)時(shí)是否平衡掉摩擦力，兩球是否等大等。2．偶然誤差：主要來(lái)源于質(zhì)量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的測(cè)量。例1(2022·江蘇常熟中學(xué)高二期中)某物理興趣小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖所示，由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的底腳螺絲，使導(dǎo)軌水平；B．把帶有遮光條的滑塊1放在彈射架和光電門1之間，左側(cè)帶有撞針的滑塊2放在兩光電門之間；C．彈射架彈射滑塊1，滑塊1與彈射架分離之后通過(guò)光電門1，然后與滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2結(jié)合在一起，通過(guò)光電門2，最后被制動(dòng)；D．讀出光電門1與光電門2的擋光時(shí)間分別為Δt1＝10.20ms、Δt2＝17.30msE．改變滑塊1的彈射速度，重復(fù)步驟C、D兩次，讀出光電門1與光電門2的擋光時(shí)間；F．用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度為d，用天平測(cè)出滑塊1與滑塊2(包括撞針)的質(zhì)量分別為m1＝300g、m2＝200g(1)下列調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平的兩種做法中，較好的是________。A．將氣墊導(dǎo)軌平放在桌上，不打開(kāi)氣源充氣，將滑塊放到導(dǎo)軌上，若滑塊不動(dòng)，則導(dǎo)軌水平B．將氣墊導(dǎo)軌平放在桌上，先打開(kāi)氣源充氣，再將滑塊放到導(dǎo)軌上，輕推滑塊，若滑塊先后通過(guò)兩個(gè)光電門時(shí)的擋光時(shí)間相等，則導(dǎo)軌水平(2)如圖為用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度d的情景，則d＝________mm。(3)碰撞前滑塊1的動(dòng)量大小為_(kāi)_________kg·m/s，碰撞后滑塊1和滑塊2的總動(dòng)量大小__________kg·m/s(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。(4)下表為另外兩次碰撞前、后的動(dòng)量取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)次數(shù)碰前滑塊1的動(dòng)量(kg·m/s)碰后滑塊1、2總動(dòng)量(kg·m/s)20.2240.22030.3200.315結(jié)合(3)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)如圖所示，若用水平長(zhǎng)木板和小車1、2替代氣墊導(dǎo)軌和滑塊1、2完成本實(shí)驗(yàn)，為盡可能減小誤差，下列做法合理的是__________________。A．采用寬度大一些的遮光條B．適當(dāng)增加小車1的彈射速度C．選用表面平整一些的長(zhǎng)木板D．適當(dāng)增加兩個(gè)光電門之間的距離例2(2023·江蘇蘇州市高二期中)用如圖裝置可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，也可以研究碰撞過(guò)程中的能量問(wèn)題。在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律時(shí)，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)下列器材選取或?qū)嶒?yàn)操作符合實(shí)驗(yàn)要求的是________；A．兩小球的質(zhì)量和尺寸可以不同B．選用兩球的質(zhì)量應(yīng)滿足m1>m2C．需要直接或間接測(cè)量小球的平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的時(shí)間和射程D．斜槽軌道越光滑誤差越小(2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上的S位置由靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量出平拋的射程O(píng)P。然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分末端，再將入射小球m1從斜軌上的S位置由靜止釋放，與小球m2相碰，并且多次重復(fù)。接下來(lái)還要完成的步驟是________；(填選項(xiàng)前的符號(hào))A．用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B．測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放時(shí)的高度hC．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N并測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON(3)若兩個(gè)小球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可以表示為_(kāi)_________________________；(利用第2問(wèn)中所測(cè)量的物理量符號(hào)表示)(4)某次實(shí)驗(yàn)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)為：m1＝50g，m2＝8g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖所示，則碰撞前、后總動(dòng)量的比值為eq\f(p1,p1′＋p2′)＝________。(保留三位有效數(shù)字)例3如圖所示是用來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)下方桌子的邊緣有一豎直立柱。實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)懸點(diǎn)，使彈性球1靜止時(shí)恰與立柱上的球2接觸且兩球等高。將球1拉到A點(diǎn)，并使之靜止，同時(shí)把球2放在立柱上。釋放球1，當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生正碰(碰前球的運(yùn)動(dòng)速度與兩球心的連線在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度仍會(huì)沿著這條直線)。碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點(diǎn)，球2落到水平地面上的C點(diǎn)。測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒?，F(xiàn)已測(cè)出彈性球1的質(zhì)量m1，彈性球2的質(zhì)量m2，立柱高h(yuǎn)和桌面高H，此外：(1)還需要測(cè)量的量是____________________________、________________________________和______________________________。(2)根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_(kāi)___________________________。(用已測(cè)出的量及上述測(cè)量量表示)4實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.選取合理的器材，設(shè)計(jì)合理的方案驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(重點(diǎn))。2.創(chuàng)設(shè)系統(tǒng)滿足體會(huì)將不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化為易測(cè)量的物理量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想(重難點(diǎn))。一、實(shí)驗(yàn)思路1．動(dòng)量守恒定律的適用條件：系統(tǒng)不受外力或者所受外力的矢量和為0。2．實(shí)驗(yàn)原理：由于發(fā)生碰撞時(shí)作用時(shí)間很短，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，因此碰撞滿足動(dòng)量守恒定律的條件。在一維碰撞的情況下，設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1′、v2′，若系統(tǒng)所受合外力為零，則系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案1：研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1．實(shí)驗(yàn)裝置：如圖所示實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥、擋光片等。2．物理量的測(cè)量(1)質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量?jī)苫瑝K的質(zhì)量m1、m2。(2)速度的測(cè)量：v＝eq\f(d,Δt)，式中的d為滑塊上擋光片的寬度，Δt為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間。(3)碰撞情景的實(shí)現(xiàn)：利用彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設(shè)計(jì)各種類型的碰撞，利用在滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量。3．本實(shí)驗(yàn)研究以下幾種情況(1)滑塊碰撞后分開(kāi)。(2)滑塊碰撞后粘連。(3)靜止的兩滑塊被反向彈開(kāi)。4．實(shí)驗(yàn)步驟：(以上述3中第(1)種情況為例)(1)安裝氣墊導(dǎo)軌，接通電源，給導(dǎo)軌通氣。調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平。(2)在滑塊上安裝好擋光片、彈性碰撞架、光電門等，測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量m1和m2。(3)用手撥動(dòng)滑塊使其在兩數(shù)字計(jì)時(shí)器之間相碰。滑塊反彈越過(guò)數(shù)字計(jì)時(shí)器之后，抓住滑塊避免反復(fù)碰撞。讀出兩滑塊經(jīng)過(guò)兩數(shù)字計(jì)時(shí)器前后的4個(gè)時(shí)間。(4)改變碰撞速度，或采用運(yùn)動(dòng)滑塊撞擊靜止滑塊等方式，分別讀出多組數(shù)據(jù)，記入表格。5．?dāng)?shù)據(jù)分析在確保擋光片寬度d一致的前提下，可將驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′變?yōu)轵?yàn)證eq\f(m1,t1)＋eq\f(m2,t2)＝eq\f(m1,t1′)＋eq\f(m2,t2′)。6．注意事項(xiàng)(1)氣墊導(dǎo)軌要調(diào)整到水平。(2)安裝到滑塊上的擋光片寬度適當(dāng)小些，計(jì)算速度會(huì)更精確。方案2：研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒1．實(shí)驗(yàn)裝置：如圖甲所示，讓一個(gè)質(zhì)量較大的小球從斜槽上滾下來(lái)，與放在斜槽末端的另一質(zhì)量較小的同樣大小的小球發(fā)生正碰，斜槽末端保持水平，之后兩小球都做平拋運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)，斜槽軌道，兩個(gè)大小相等、質(zhì)量不同的小球，鉛垂線，復(fù)寫(xiě)紙，白紙，天平，刻度尺，圓規(guī)，三角板等。2．物理量的測(cè)量(1)質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量?jī)尚∏虻馁|(zhì)量m1、m2。(2)速度的測(cè)量：兩球碰撞前后的速度，可以利用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求出。3．實(shí)驗(yàn)步驟：(1)不放被碰小球，讓入射小球m1從斜槽上某一位置由靜止?jié)L下，記錄平拋的落點(diǎn)P及水平位移OP。(2)在斜槽水平末端放上被碰小球m2，讓m1從斜槽同一位置由靜止?jié)L下，記下兩小球離開(kāi)斜槽做平拋運(yùn)動(dòng)的落點(diǎn)M、N及水平位移OM、ON。(3)為了減小誤差，需要找到不放被碰小球及放被碰小球時(shí)小球落點(diǎn)的平均位置。為此，需要讓入射小球從同一高度多次滾下，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，然后用圓規(guī)畫(huà)盡量小的圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面，其圓心即為小球落點(diǎn)的平均位置。4．?dāng)?shù)據(jù)分析由OP＝v1t，OM＝v1′t，ON＝v2′t，得v1＝eq\f(OP,t)，v1′＝eq\f(OM,t)，v2′＝eq\f(ON,t)?？芍?，小球碰撞后的速度之比等于它們落地時(shí)飛行的水平距離之比，因此這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以不測(cè)量速度的具體數(shù)值，只需驗(yàn)證m1·OP＝m1·OM＋m2·ON是否成立就可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律是否成立。5．注意事項(xiàng)(1)斜槽末端的切線必須水平。(2)入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放。(3)入射球的質(zhì)量m1大于被碰球的質(zhì)量m2。(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。(5)不需要測(cè)量速度的具體數(shù)值，將速度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為水平距離的測(cè)量。三、誤差分析1．系統(tǒng)誤差：主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求。(1)碰撞是否為一維。(2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動(dòng)量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，用長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)時(shí)是否平衡掉摩擦力，兩球是否等大等。2．偶然誤差：主要來(lái)源于質(zhì)量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的測(cè)量。例1(2022·江蘇常熟中學(xué)高二期中)某物理興趣小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖所示，由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的底腳螺絲，使導(dǎo)軌水平；B．把帶有遮光條的滑塊1放在彈射架和光電門1之間，左側(cè)帶有撞針的滑塊2放在兩光電門之間；C．彈射架彈射滑塊1，滑塊1與彈射架分離之后通過(guò)光電門1，然后與滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2結(jié)合在一起，通過(guò)光電門2，最后被制動(dòng)；D．讀出光電門1與光電門2的擋光時(shí)間分別為Δt1＝10.20ms、Δt2＝17.30msE．改變滑塊1的彈射速度，重復(fù)步驟C、D兩次，讀出光電門1與光電門2的擋光時(shí)間；F．用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度為d，用天平測(cè)出滑塊1與滑塊2(包括撞針)的質(zhì)量分別為m1＝300g、m2＝200g(1)下列調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平的兩種做法中，較好的是________。A．將氣墊導(dǎo)軌平放在桌上，不打開(kāi)氣源充氣，將滑塊放到導(dǎo)軌上，若滑塊不動(dòng)，則導(dǎo)軌水平B．將氣墊導(dǎo)軌平放在桌上，先打開(kāi)氣源充氣，再將滑塊放到導(dǎo)軌上，輕推滑塊，若滑塊先后通過(guò)兩個(gè)光電門時(shí)的擋光時(shí)間相等，則導(dǎo)軌水平(2)如圖為用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度d的情景，則d＝________mm。(3)碰撞前滑塊1的動(dòng)量大小為_(kāi)_______kg·m/s，碰撞后滑塊1和滑塊2的總動(dòng)量大小________kg·m/s(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。(4)下表為另外兩次碰撞前、后的動(dòng)量取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)次數(shù)碰前滑塊1的動(dòng)量(kg·m/s)碰后滑塊1、2總動(dòng)量(kg·m/s)20.2240.22030.3200.315結(jié)合(3)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是___________________________________________________________________________________________________________________________。(5)如圖所示，若用水平長(zhǎng)木板和小車1、2替代氣墊導(dǎo)軌和滑塊1、2完成本實(shí)驗(yàn)，為盡可能減小誤差，下列做法合理的是________。A．采用寬度大一些的遮光條B．適當(dāng)增加小車1的彈射速度C．選用表面平整一些的長(zhǎng)木板D．適當(dāng)增加兩個(gè)光電門之間的距離答案(1)B(2)5.2(3)0.1530.150(4)在誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)在碰撞前后動(dòng)量守恒(5)BC解析(1)由于不打開(kāi)氣源充氣，將滑塊放到導(dǎo)軌上，由于摩擦阻力作用，即使氣墊導(dǎo)軌不水平，滑塊仍然可能不動(dòng)，所以應(yīng)該將氣墊導(dǎo)軌平放在桌上，先打開(kāi)氣源充氣，再將滑塊放到導(dǎo)軌上，輕推滑塊，若滑塊先后通過(guò)兩個(gè)光電門時(shí)的擋光時(shí)間相等，則導(dǎo)軌水平，故選B。(2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d＝5mm＋2×0.1mm＝5.2mm。(3)滑塊1碰撞前的速度為v1＝eq\f(d,Δt1)，碰前動(dòng)量為p1＝m1v1≈0.153kg·m/s碰后的速度為v2＝eq\f(d,Δt2)，碰后動(dòng)量為p2＝(m1＋m2)v2≈0.150kg·m/s(4)由表中數(shù)據(jù)和第一次碰撞結(jié)果可以看出，碰前的動(dòng)量略大于碰后的動(dòng)量，原因是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在阻力。所以得出的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)碰撞前后動(dòng)量守恒。(5)遮光條的寬度增大，滑塊通過(guò)光電門的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變大，速度測(cè)量誤差變大，實(shí)驗(yàn)誤差變大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；選擇表面平整的木板可以減少阻力，有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差，適當(dāng)?shù)脑黾踊瑝K1的彈射速度，可以讓滑塊通過(guò)光電門的速度大一些，即讓速度測(cè)量誤差變小，也可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，故B、C正確；因?yàn)殚L(zhǎng)木板上存在阻力，適當(dāng)增加兩光電門間的距離會(huì)增加阻力的影響，從而增大實(shí)驗(yàn)誤差，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。例2(2023·江蘇蘇州市高二期中)用如圖裝置可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，也可以研究碰撞過(guò)程中的能量問(wèn)題。在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律時(shí)，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)下列器材選取或?qū)嶒?yàn)操作符合實(shí)驗(yàn)要求的是________；A．兩小球的質(zhì)量和尺寸可以不同B．選用兩球的質(zhì)量應(yīng)滿足m1>m2C．需要直接或間接測(cè)量小球的平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的時(shí)間和射程D．斜槽軌道越光滑誤差越小(2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上的S位置由靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量出平拋的射程O(píng)P。然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分末端，再將入射小球m1從斜軌上的S位置由靜止釋放，與小球m2相碰，并且多次重復(fù)。接下來(lái)還要完成的步驟是________；(填選項(xiàng)前的符號(hào))A．用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B．測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放時(shí)的高度hC．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N并測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON(3)若兩個(gè)小球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可以表示為_(kāi)_______________________；(利用第2問(wèn)中所測(cè)量的物理量符號(hào)表示)(4)某次實(shí)驗(yàn)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)為：m1＝50g，m2＝8g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖所示，則碰撞前、后總動(dòng)量的比值為eq\f(p1,p1′＋p2′)＝________。(保留三位有效數(shù)字)答案(1)B(2)AD(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON(4)1.03解析(1)為保證碰撞在同一條水平線上，所以兩個(gè)小球的半徑要相等，故A錯(cuò)誤；為保證入射小球不反彈，入射小球的質(zhì)量應(yīng)比被碰小球質(zhì)量大，即m1>m2，故B正確；小球在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是相等的，所以不需要測(cè)量時(shí)間，故C錯(cuò)誤；小球m1每次必須從斜軌同一位置由靜止釋放，因?yàn)榭朔枇ψ龉ο嗤?，每次到達(dá)斜槽末端速度相同，斜槽不光滑也沒(méi)關(guān)系，故D錯(cuò)誤。(2)(3)兩球碰撞過(guò)程系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得m1v0＝m1v1＋m2v2小球離開(kāi)斜槽軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于拋出點(diǎn)的高度相等，做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等，則m1v0t＝m1v1t＋m2v2t即m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，實(shí)驗(yàn)需要測(cè)