2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)專(zhuān)題講座實(shí)驗(yàn)04驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(原卷版)_第1頁(yè)
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2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)專(zhuān)題講座實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律班級(jí)__________座號(hào)_____姓名__________分?jǐn)?shù)__________目錄TOC\o"1-3"\h\u一、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)歸納 1二.實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)突破驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律??挤桨?2三.典例例題精講分析 2題型一研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒 2題型二研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒 5題型三用擺球的碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 9題型四實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新測(cè)速各顯其能 11四.優(yōu)質(zhì)模擬試題強(qiáng)化訓(xùn)練 16一、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)歸納注意事項(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)選質(zhì)量較大的小球作為入射小球;(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.數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證表達(dá)式:m1·eq\x\to(OP)=m1·eq\x\to(OM)+m2·eq\x\to(ON)若為彈性碰撞,還滿(mǎn)足:m1·eq\x\to(OP)2=m1·eq\x\to(OM)2+m2·eq\x\to(ON)2,即eq\x\to(OP)+eq\x\to(OM)=eq\x\to(ON)二.實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)突破驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律??挤桨阜桨敢环桨付桨溉桨杆睦玫却笮∏蜃銎綊佭\(yùn)動(dòng)完成一維碰撞在粗糙斜面上兩車(chē)碰撞完成一維碰撞利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大小球完成一維碰撞根據(jù)平拋測(cè)速度紙帶測(cè)速度光電門(mén)測(cè)速度機(jī)械能守恒測(cè)速度m1·eq\x\to(OP)=m1·eq\x\to(OM)+m2·eq\x\to(ON)m1·v0=(m1+m2)v1m1·v0=m1·v1+m2·v2m1·v0=m1·v1+m2·v2三.典例例題精講分析題型一研究氣墊導(dǎo)軌上滑塊碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒【例1】(2022·湖南懷化模擬)某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn);氣墊導(dǎo)軌裝置如圖所示,所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門(mén)等組成.(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟:①安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌水平;②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣;③接通光電計(jì)時(shí)器;④把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間;⑤滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩;⑥釋放滑塊1,滑塊1通過(guò)光電門(mén)1后與左側(cè)固定彈簧的滑塊2碰撞,碰后滑塊1和滑塊2依次通過(guò)光電門(mén)2,兩滑塊通過(guò)光電門(mén)2后依次被制動(dòng);⑦讀出滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的擋光時(shí)間分別為:滑塊1通過(guò)光電門(mén)1的擋光時(shí)間Δt1=10.01ms,通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間Δt2=49.99ms,滑塊2通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間Δt3=8.35ms;⑧測(cè)出擋光片的寬度d=5mm,測(cè)得滑塊1的質(zhì)量為m1=300g,滑塊2(包括彈簧)的質(zhì)量為m2=200g;(2)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論:①實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是:a._______________________________________________________________;b._______________________________________________________________.②碰撞前滑塊1的速度v1為_(kāi)_______m/s;碰撞后滑塊1的速度v2為_(kāi)_______m/s,滑塊2的速度v3為_(kāi)_______m/s;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)③在誤差允許的范圍內(nèi),通過(guò)本實(shí)驗(yàn),同學(xué)們可以探究出哪些物理量是不變的?通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說(shuō)明理由.(至少回答2個(gè)不變量).a(chǎn)._______________________________________________________________;b._______________________________________________________________.【以題說(shuō)法】(1)實(shí)驗(yàn)器材:氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、擋光片、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等.(2)實(shí)驗(yàn)步驟①測(cè)質(zhì)量:用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量.②安裝:正確安裝好氣墊導(dǎo)軌.③實(shí)驗(yàn):接通電源,利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前、后的速度(a.改變滑塊的質(zhì)量.b.改變滑塊的初速度大小和方向).④驗(yàn)證:一維碰撞中的動(dòng)量守恒.(3)數(shù)據(jù)處理①滑塊速度的測(cè)量:v=eq\f(Δx,Δt),式中Δx為滑塊擋光片的寬度(儀器說(shuō)明書(shū)上給出,也可直接測(cè)量),Δt為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊(擋光片)經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間.②驗(yàn)證的表達(dá)式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.【變式訓(xùn)練】(2020·全國(guó)Ⅰ卷,23)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理,所用器材包括:氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光電門(mén)、砝碼盤(pán)和砝碼等。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)開(kāi)動(dòng)氣泵,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌,輕推滑塊,當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的遮光時(shí)間________時(shí),可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平。(2)用天平測(cè)砝碼與砝碼盤(pán)的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2。(3)用細(xì)線跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤(pán)連接,并讓細(xì)線水平拉動(dòng)滑塊。(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤(pán)的拉動(dòng)下從左邊開(kāi)始運(yùn)動(dòng),和計(jì)算機(jī)連接的光電門(mén)能測(cè)量出遮光片經(jīng)過(guò)A、B兩處的光電門(mén)的遮光時(shí)間Δt1、Δt2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t12。(5)在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,如果將砝碼和砝碼盤(pán)所受重力視為滑塊所受拉力,拉力沖量的大小I=________,滑塊動(dòng)量改變量的大小Δp=__________(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)。(6)某次測(cè)量得到的一組數(shù)據(jù)是:d=1.000cm,m1=1.50×10-2kg,m2=0.400kg,Δt1=3.900×10-2s,Δt2=1.270×10-2s,t12=1.50s,取g=9.80m/s2。計(jì)算可得I=________N·s,Δp=________kg·m·s-1(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。(7)定義δ=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I-Δp,I)))×100%,本次實(shí)驗(yàn)δ=________%(保留1位有效數(shù)字)。題型二研究斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒【例2】(2022·湖北武漢市高三模擬)用如圖甲所示裝置研究?jī)蓚€(gè)半徑相同的小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系.(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是________.A.同一組實(shí)驗(yàn)中,入射小球必須從同一位置由靜止釋放B.軌道傾斜部分必須光滑C.軌道末端必須水平(2)圖甲中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的豎直投影,實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓入射小球多次從斜軌上的位置S由靜止釋放,通過(guò)白紙和復(fù)寫(xiě)紙找到其平均落點(diǎn)的位置(A、B、C三點(diǎn)中的某個(gè)點(diǎn)),然后,把被碰小球靜置于軌道的水平部分末端,仍將入射小球從斜軌上的位置S由靜止釋放,與被碰小球相碰,并多次重復(fù)該操作,用同樣的方法找到兩小球碰后平均落點(diǎn)的位置(A、B、C三點(diǎn)中剩下的兩個(gè)點(diǎn)).實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的有________.A.入射小球和被碰小球的質(zhì)量m1、m2B.入射小球開(kāi)始的釋放高度hC.小球拋出點(diǎn)距地面的高度HD.兩球相碰前后的平拋射程O(píng)B、OA、OC(3)某同學(xué)在做上述實(shí)驗(yàn)時(shí),測(cè)得入射小球和被碰小球的質(zhì)量關(guān)系為m1=2m2,兩小球在記錄紙上留下三處落點(diǎn)痕跡如圖乙所示,他將米尺的零刻線與O點(diǎn)對(duì)齊,測(cè)量出O點(diǎn)到三處平均落地點(diǎn)的距離分別為OA、OB、OC.該同學(xué)通過(guò)測(cè)量和計(jì)算發(fā)現(xiàn),在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),兩小球在碰撞前后動(dòng)量是守恒的.①該同學(xué)要驗(yàn)證的關(guān)系式為_(kāi)___________________________________________________;②若進(jìn)一步研究該碰撞是否為彈性碰撞,需要判斷關(guān)系式______________________是否成立.【以題說(shuō)法】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(1)實(shí)驗(yàn)器材:斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫(xiě)紙、白紙等(2)實(shí)驗(yàn)步驟①測(cè)質(zhì)量:用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量,并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颍诎惭b:按照?qǐng)D示安裝實(shí)驗(yàn)裝置.調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平.③鋪紙:白紙?jiān)谙?,?fù)寫(xiě)紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好.記下重錘線所指的位置O.④放球找點(diǎn):不放被撞小球,每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下,重復(fù)10次.用圓規(guī)畫(huà)盡量小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面.圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置.⑤碰撞找點(diǎn):把被撞小球放在斜槽末端,每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下,使它們發(fā)生碰撞,重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次.用步驟④的方法,標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N.如圖所示.⑥驗(yàn)證:連接ON,測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度.將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中.最后代入m1·OP=m1·OM+m2·ON,看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立.⑦結(jié)束:整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處.(3)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證的表達(dá)式:m1·OP=m1·OM+m2·ON.前提條件:碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”.(4)方案提醒①若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證,調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí),應(yīng)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平.②若利用擺球進(jìn)行驗(yàn)證,兩擺球靜止時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上,且剛好接觸,擺線豎直,將擺球拉起后,兩擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi).③若利用兩小車(chē)相碰進(jìn)行驗(yàn)證,要注意平衡摩擦力.④若利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證,安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí),應(yīng)注意調(diào)整斜槽,使斜槽末端水平,且選質(zhì)量較大的小球作為入射小球.(5)探究結(jié)論:尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不變,應(yīng)在同一豎直面內(nèi).【變式訓(xùn)練】某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn).先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)由靜止開(kāi)始滾下,在水平地面上的記錄紙上留下壓痕,重復(fù)10次,再把同樣大小的b球靜止放在斜槽軌道水平段的最右端,讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開(kāi)始滾下與b球相碰,碰后兩球分別落在記錄紙的不同位置,重復(fù)10次.(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是________.A.實(shí)驗(yàn)時(shí),a、b兩個(gè)小球相碰后應(yīng)同時(shí)落地B.實(shí)驗(yàn)時(shí),a、b兩個(gè)小球的直徑可以不相同C.實(shí)驗(yàn)時(shí),入射球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放D.實(shí)驗(yàn)時(shí),斜槽末端的切線必須水平(2)實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量的物理量是________.A.a(chǎn)、b兩個(gè)小球的質(zhì)量ma、mbB.斜槽軌道末端到水平地面的高度HC.a(chǎn)球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端的高度hD.a(chǎn)、b兩個(gè)小球離開(kāi)斜槽軌道做平拋運(yùn)動(dòng)的飛行時(shí)間E.記錄紙上O點(diǎn)到兩小球的平均落點(diǎn)位置A、B、C的距離(3)入射球a從固定點(diǎn)下滑過(guò)程中與斜槽軌道間存在摩擦力,這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會(huì)有影響?并說(shuō)明理由.(4)如果以各球落點(diǎn)所在直線為x軸,以O(shè)為原點(diǎn),A、B、C三點(diǎn)坐標(biāo)分別為xA=0.4m,xB=1.0m,xC=1.2m,若碰撞中符合動(dòng)量守恒.實(shí)驗(yàn)所用小球直徑均為2cm,則a、b兩小球的質(zhì)量之比________.題型三用擺球的碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律【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右端接觸且兩球等高.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)生對(duì)心碰撞,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1、2兩球碰撞時(shí)動(dòng)量守恒.現(xiàn)已測(cè)出A點(diǎn)離水平桌面的距離為a、B點(diǎn)離水平桌面的距離為b、C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c.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)___________.(忽略小球的大小)【以題說(shuō)法】(1)實(shí)驗(yàn)器材:帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等.(2)實(shí)驗(yàn)步驟①測(cè)質(zhì)量:用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2.②安裝:把兩個(gè)等大小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(lái).③實(shí)驗(yàn):一個(gè)小球靜止,拉起另一個(gè)小球,放下時(shí)它們相碰.④測(cè)速度:可以測(cè)量小球被拉起的角度,從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度,測(cè)量碰撞后小球擺起的角度,算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度.⑤改變條件:改變碰撞條件,重復(fù)實(shí)驗(yàn).⑥驗(yàn)證:一維碰撞中的動(dòng)量守恒.(3)數(shù)據(jù)處理①擺球速度的測(cè)量:v=eq\r(2gh),式中h為小球釋放時(shí)或碰撞后擺起的高度,h可用刻度尺測(cè)量(也可由量角器和擺長(zhǎng)計(jì)算出).②驗(yàn)證的表達(dá)式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.【變式訓(xùn)練】.如圖所示為驗(yàn)證碰撞中的總動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置,質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N上,使懸線在A球靜止釋放前伸直,且線與豎直方向的夾角為α,A球釋放后擺到最低點(diǎn)時(shí)恰好與B球正碰,碰撞后,A球把豎直輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處,B球落到地面上,地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫(xiě)紙的白紙D,保持α角度不變,多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),白紙上記錄到多個(gè)B球的落地點(diǎn).(重力加速度為g)(1)實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有哪些?________(2)寫(xiě)出驗(yàn)證總動(dòng)量守恒的表達(dá)式:________.題型四實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新測(cè)速各顯其能將上面四種基本方法進(jìn)行組合、遷移、可以延伸出多種驗(yàn)證動(dòng)量守恒的方法.創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新1.利用斜面上的平拋運(yùn)動(dòng)獲得兩球碰后的速度2.利用對(duì)比性實(shí)驗(yàn),體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的多樣性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新1.利用鋁質(zhì)導(dǎo)軌研究完全非彈性碰撞2.利用閃光照相機(jī)記錄立方體滑塊碰撞前、后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從而確定滑塊碰撞前、后的速度實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新1.用壓縮彈簧的方式使兩滑塊獲得速度,可使兩滑塊的合動(dòng)量為零2.利用v=eq\f(L,t)的方式獲得滑塊彈離時(shí)的速度3.根據(jù)能量守恒定律測(cè)定彈簧的彈性勢(shì)能【例4】某校同學(xué)們分組進(jìn)行碰撞的實(shí)驗(yàn)研究.(1)第一組利用氣墊導(dǎo)軌通過(guò)頻閃照相進(jìn)行探究碰撞中的不變量這一實(shí)驗(yàn).若要求碰撞動(dòng)能損失最小則應(yīng)選下圖中的________(填“甲”或“乙”)(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈,乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥);(2)第二組利用頻閃照相法去研究.某次實(shí)驗(yàn)時(shí)碰撞前B滑塊靜止,A滑塊勻速向B滑塊運(yùn)動(dòng)并發(fā)生碰撞,利用頻閃照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的照片如圖丙所示.已知相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔為T(mén),在這4次閃光的過(guò)程中,A、B兩滑塊均在0~80cm范圍內(nèi),且第1次閃光時(shí),滑塊A恰好位于x=10cm處.若A、B兩滑塊的碰撞時(shí)間及閃光持續(xù)的時(shí)間極短,均可忽略不計(jì),則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的________時(shí)刻,A、B兩滑塊質(zhì)量比mA:mB=________;(3)第三組同學(xué)用如圖丁所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究?jī)蓚€(gè)小球的碰撞,他們用兩個(gè)大小相同質(zhì)量不等的A和B兩個(gè)鋼球(mA>mB)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).首先使球A自斜槽上某一高度由靜止釋放,從斜槽的末端水平飛出,測(cè)出球A落在水平地面上的P(圖中未畫(huà)出)與球飛出點(diǎn)在地面上垂直投影O的距離為L(zhǎng)OP.然后使球A自同一高度由靜止釋放,在斜槽的末端與靜止的球B發(fā)生斜碰,如俯視圖戊所示,碰后兩球向不同方向運(yùn)動(dòng),測(cè)出A、B兩球落地點(diǎn)M、N(圖中未畫(huà)出)與O點(diǎn)間的距離分別為L(zhǎng)OM、LON.多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),并將測(cè)量值取平均值,已知碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失.下列關(guān)系式正確的是________.A.mALOP=mALOM+mBLONB.mALOP2=mALOM2+mBLON2C.mALOP<mALOM+mBLOND.mALOP>mALOM+mBLON【變式訓(xùn)練1】某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.在上方沿斜面向下推一下滑塊A,滑塊A勻速通過(guò)光電門(mén)甲,與靜止在兩光電門(mén)間的滑塊B相碰,碰后滑塊A、B先后通過(guò)光電門(mén)乙,采集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證.(最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力)(1)下列所列物理量哪些是必須測(cè)量的________.A.滑塊A的質(zhì)量mA,滑塊B的質(zhì)量mBB.遮光片的寬度d(滑塊A與滑塊B上遮光片寬度相等)C.本地的重力加速度gD.滑塊A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μE.滑塊A、B上遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間(2)滑塊A、B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μA、μB,質(zhì)量mA、mB,要完成本實(shí)驗(yàn),它們需要滿(mǎn)足的條件是________.A.μA>μB,mA>mBB.μA>μB,mA<mBC.μA=μB,mA>mBD.μA<μB,mA<mB(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),要先調(diào)節(jié)斜面的傾角,應(yīng)該如何調(diào)節(jié)________________.(4)若光電門(mén)甲的讀數(shù)為t1,光電門(mén)乙先后兩次的讀數(shù)為t2、t3,用題目中給定的物理量符號(hào)寫(xiě)出動(dòng)量守恒的表達(dá)式________________.5.某同學(xué)利用如圖所示的裝置進(jìn)行“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn),操作步驟如下:①在水平桌面上的適當(dāng)位置固定好彈簧發(fā)射器,使其出口處切線與水平桌面相平;②在一塊長(zhǎng)平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫(xiě)紙,將該木板豎直并貼緊桌面右側(cè)邊緣.將小球a向左壓縮彈簧并使其由靜止釋放,a球碰到木板,在白紙上留下壓痕P;③將木板向右水平平移適當(dāng)距離,再將小球a向左壓縮彈簧到某一固定位置并由靜止釋放,撞到木板上,在白紙上留下壓痕P2;④將半徑相同的小球b放在桌面的右邊緣,仍讓小球a從步驟③中的釋放點(diǎn)由靜止釋放,與b球相碰后,兩球均撞在木板上,在白紙上留下壓痕P1、P3.(1)下列說(shuō)法正確的是________.A.小球a的質(zhì)量一定要大于小球b的質(zhì)量B.彈簧發(fā)射器的內(nèi)接觸面及桌面一定要光滑C.步驟②③中入射小球a的釋放點(diǎn)位置一定相同D.把小球輕放在桌面右邊緣,觀察小球是否滾動(dòng)來(lái)檢測(cè)桌面右邊緣末端是否水平(2)本實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量的物理量有________.A.小球的半徑rB.小球a、b的質(zhì)量m1、m2C.彈簧的壓縮量x1,木板距離桌子邊緣的距離x2D.小球在木板上的壓痕P1、P2、P3分別與P之間的豎直距離h1、h2、h3(3)用(2)中所測(cè)的物理量來(lái)驗(yàn)證兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量是否守恒,當(dāng)滿(mǎn)足關(guān)系式________時(shí),則證明a、b兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒.四.優(yōu)質(zhì)模擬試題強(qiáng)化訓(xùn)練1.(2022·四川攀枝花市統(tǒng)考)某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究碰撞中的不變量。將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑水平桌面的一端,把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,連在小車(chē)A的后面。讓小車(chē)A運(yùn)動(dòng),小車(chē)B靜止。在兩小車(chē)的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥,碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中,把兩小車(chē)連成一體。某次實(shí)驗(yàn)中使用的兩車(chē)質(zhì)量均為0.6kg,與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接的交流電頻率為50Hz,得到的紙帶如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)紙帶的________(選填“a”或“b”)端與小車(chē)A相連。(2)碰撞前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)_____kg·m/s,碰撞后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)_____kg·m/s(保留2位有效數(shù)字)。2.(2022.全國(guó)甲卷)利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)碰撞過(guò)程進(jìn)行研究。讓質(zhì)量為的滑塊A與質(zhì)量為的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)間極短,比較碰撞后A和B的速度大小和,進(jìn)而分析碰撞過(guò)程是否為彈性碰撞。完成下列填空:(1)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平;(2)測(cè)得兩滑塊的質(zhì)量分別為和。要使碰撞后兩滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反,應(yīng)選取質(zhì)量為_(kāi)_____kg的滑塊作為A;(3)調(diào)節(jié)B的位置,使得A與B接觸時(shí),A的左端到左邊擋板的距離與B的右端到右邊擋板的距離相等;(4)使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),并與B碰撞,分別用傳感器記錄A和B從碰撞時(shí)刻開(kāi)始到各自撞到擋板所用的時(shí)間和;(5)將B放回到碰撞前的位置,改變A的初速度大小,重復(fù)步驟(4)。多次測(cè)量的結(jié)果如下表所示;123450.490.671.011.221.390.150.210.330.400.460.310.330.330.33(6)表中的______(保留2位有效數(shù)字);(7)的平均值為_(kāi)_____;(保留2位有效數(shù)字)(8)理論研究表明,對(duì)本實(shí)驗(yàn)的碰撞過(guò)程,是否為彈性碰撞可由判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞,則的理論表達(dá)式為_(kāi)_____(用和表示),本實(shí)驗(yàn)中其值為_(kāi)_____(保留2位有效數(shù)字),若該值與(7)中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi),則可認(rèn)為滑塊A與滑塊B在導(dǎo)軌上的碰撞為彈性碰撞。3.(2022·遼寧葫蘆島市一模)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,某同學(xué)使用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中G1、G2為兩個(gè)光電門(mén),它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連,當(dāng)兩個(gè)剛性滑行器通過(guò)G1、G2光電門(mén)時(shí),光束被滑行器上的擋光片遮擋的時(shí)間稱(chēng)為光電門(mén)的擋光時(shí)間。預(yù)先測(cè)得滑行器連同擋光片的總質(zhì)量分別為m1、m2(m2>m1),兩擋光片寬度均為D。該同學(xué)想在水平的氣墊導(dǎo)軌上,只利用以上儀器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺母,使氣墊導(dǎo)軌水平。在不增加其他測(cè)量器材的情況下,調(diào)氣墊導(dǎo)軌水平的步驟是:接通氣墊導(dǎo)軌裝置的電源,調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的螺母,若質(zhì)量為m2的滑行器放在氣墊導(dǎo)軌上的任意位置都能保持靜止,或者輕推質(zhì)量為m2的滑行器,質(zhì)量為m2的滑行器分別通過(guò)光電門(mén)G1、G2的時(shí)間________,則氣墊導(dǎo)軌水平。(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)蓳豕馄膶挾热鐖D乙所示,則D=____________。(3)將質(zhì)量為m2的滑行器靜置于兩光電門(mén)之間,將質(zhì)量為m1的滑行器置于光電門(mén)G1右側(cè),用手推動(dòng)質(zhì)量為m1的滑行器,使質(zhì)量為m1的滑行器獲得水平向左的速度經(jīng)過(guò)光電門(mén)G1并與質(zhì)量為m2的滑行器發(fā)生碰撞且被彈回,再次經(jīng)過(guò)光電門(mén)G1。光電門(mén)G1先后記錄的擋光時(shí)間為Δt11、Δt12,光電門(mén)G2記錄的擋光時(shí)間為Δt2。在本次實(shí)驗(yàn)中,若表達(dá)式____________________(用m1、m2、Δt11、Δt12、Δt2表示)在誤差允許的范圍內(nèi)成立,則動(dòng)量守恒定律成立。4.(2022·江西鷹潭市模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒。一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)不可伸縮細(xì)線一端拴住質(zhì)量為mA的小鋼球A,細(xì)線的另一端固定在懸點(diǎn)O,在最低點(diǎn)的前后放置一光電門(mén),光電門(mén)前的水平面上放一質(zhì)量為mB的金屬物塊B,物塊的上表面中央固定一輕質(zhì)的遮光片。現(xiàn)將小球向右拉至細(xì)線水平后靜止釋放,小球在最低點(diǎn)與物塊碰撞后反彈上升,測(cè)出小球反彈上升時(shí)細(xì)線的最大偏角為θ,光電門(mén)記錄的擋光時(shí)間為t,已知重力加速度為g。則(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)遮光片的寬度如圖乙所示,則遮光片的寬度d=______mm。(2)小球與物塊的質(zhì)量大小關(guān)系為mA______mB(選填“>”“=”或“<”);(3)驗(yàn)證小球與物塊在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_(kāi)_______________________。(用字母mA、mB、L、d、θ、t、g表示)5.某同學(xué)用如圖甲所示的裝置來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,該裝置由水平長(zhǎng)木板及固定在木板一端的硬幣發(fā)射器組成,硬幣發(fā)射器包括支架、彈片及彈片釋放裝置,釋放彈片可將硬幣以某一初速度彈出.已知一元硬幣和五角硬幣與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)相同,主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將一元硬幣置于發(fā)射槽口,釋放彈片將硬幣發(fā)射出去,硬幣沿著長(zhǎng)木板中心線運(yùn)動(dòng),在長(zhǎng)木板中心線的適當(dāng)位置取一點(diǎn)O,測(cè)出硬幣停止滑動(dòng)時(shí)硬幣右側(cè)到O點(diǎn)的距離.再?gòu)耐晃恢冕尫艔椘瑢⒂矌虐l(fā)射出去,重復(fù)多次,取該距離的平均值記為x1,如圖乙所示;②將五角硬幣放在長(zhǎng)木板上,使其左側(cè)位于O點(diǎn),并使其直徑與中心線重合,按步驟①?gòu)耐晃恢冕尫艔椘?,重新彈射一元硬幣,使兩硬幣?duì)心正碰,重復(fù)多次,分別測(cè)出兩硬幣碰后停止滑行時(shí)距O點(diǎn)距離的平均值x2和x3,如圖丙所示.(1)為完成該實(shí)驗(yàn),除長(zhǎng)木板,硬幣發(fā)射器,一元及五角硬幣,刻度尺外,還需要的器材為_(kāi)_______________.(2)實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量為_(kāi)_______________(寫(xiě)出物理量名稱(chēng)及符號(hào)).驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為_(kāi)_______________(用測(cè)量物理量對(duì)應(yīng)的字母表示).6.(2022·濟(jì)南模擬)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(探究碰撞中的不變量),某同學(xué)選取了兩個(gè)材質(zhì)相同、體積不等的立方體滑塊A和B,按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn):步驟1:在A、B的相撞面分別裝上橡皮泥,以便二者相撞以后能夠立刻結(jié)為整體;步驟2:安裝好實(shí)驗(yàn)裝置如圖,鋁質(zhì)軌道槽的左端是傾斜槽,右端是長(zhǎng)直水平槽.傾斜槽和水平槽由一小段圓弧連接,軌道槽被固定在水平桌面上,在軌道槽的側(cè)面與軌道等高且適當(dāng)遠(yuǎn)處裝一臺(tái)數(shù)碼頻閃照相機(jī);步驟3:讓滑塊B靜置于水平槽的某處,滑塊A從斜槽某處由靜止釋放,同時(shí)開(kāi)始頻閃拍攝,直到A、B停止運(yùn)動(dòng),得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片;步驟4:多次重復(fù)步驟3,得到多幅照片,挑出其中最理想的一幅,打印出來(lái),將刻度尺緊靠照片放置,如圖所示.(1)由圖分析可知,滑塊A與滑塊B碰撞發(fā)生的位置________.①在P5、P6之間②在P6處③在P6、P7之間(2)為了探究碰撞中動(dòng)量是否守恒,需要直接測(cè)量或讀取的物理量是________.①A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1和m2②滑塊A釋放時(shí)距桌面的高度③頻閃照相的周期④照片尺寸和實(shí)際尺寸的比例⑤照片上測(cè)得的s45、s56和s67、s78⑥照片上測(cè)得的s34、s45、s56和s67、s78、s89⑦滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)寫(xiě)出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式_________________________________________.7.(2022·汕尾模擬)氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器.它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)).采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下:①用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB.②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平.③在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧,用電動(dòng)卡銷(xiāo)鎖定,靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上.④用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1.⑤按下電鈕放開(kāi)卡銷(xiāo),同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作.當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí),記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2.(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是_______________________________________.(2)利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是____________________,上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等,產(chǎn)生誤差的原因是__________________________________________________________________.(3)利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大?。咳缒?,請(qǐng)寫(xiě)出表達(dá)式:___________________________________________________________.8.(2022·安徽滁州市模擬)如圖,用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系.(1)實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通過(guò)僅測(cè)量________(填選項(xiàng)前的符號(hào)),間接地解決這個(gè)問(wèn)題.A.小球開(kāi)始釋放高度hB.小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程(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S位置由靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置P,測(cè)量平拋射程O(píng)P.然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置由靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù).接下來(lái)要完成的必要步驟是________.(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)始釋放高度hC.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD.分別找到m1、m2

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