教學資料范本2019秋 金版學案 物理選修3-5（粵教版）練習：第一章實驗驗證動量守恒定律 含解析編 輯：_時 間：_實驗驗證動量守恒定律1在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖甲、乙所示的兩種裝置：(1)若入射小球質量為m1，半徑為r1；被碰小球質量為m2，半徑為r2，則 ()Am1m2，r1r2Bm1m2，r1m2，r1r2 Dm1m2，為使入射球與被碰球發生對心碰撞，要求兩小球半徑相同，故選項C正確(2)設入射小球碰前的速度為v1，入射小球、被碰小球相碰后的速度分別為v1、v2.由于兩球都從同一高度做平拋運動，當以運動時間為一個計時單位時可以用它們平拋的水平位移表示碰撞前后的速度因此，驗證的動量守恒關系m1v1m1v1m2v2可表示為m1x1m1x1m2x2.所以需要直尺、天平，而無須彈簧測力計、秒表由于題中兩個小球都可認為是從槽口開始做平拋運動的，兩球的半徑不必測量，故無須游標卡尺(3)得出驗證動量守恒定律的結論應為m1OPm1OMm2ON.答案：(1)C(2)AC(3)m1OPm1OMm2ON2某同學利用氣墊導軌做“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗，氣墊導軌裝置如圖所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架、光電門等組成(1)下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導軌，調節氣墊導軌的調節旋鈕，使導軌水平；向氣墊導軌通入壓縮空氣；接通光電計時器；把滑塊2靜止放在氣墊導軌的中間；滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側裝有同定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊2和滑塊1依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門2后依次被制動；讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為：滑塊1通過光電門1的擋光時間t110.01 ms，通過光電門2的擋光時間t249.99 ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間t38.35 ms；測出擋光片的寬度d5 mm，測得滑塊1的質量為m1300 g，滑塊2(包括彈簧)的質量為m2200 g.(2)數據處理與實驗結論：實驗中氣墊導軌的作用是：A_；B_.碰撞前滑塊1的速度v1為_m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為_m/s；滑塊2的速度v3為_m/s；(結果均保留兩位有效數字)在誤差允許的范圍內，通過本實驗，同學們可以探究出哪些物理量是不變的？通過對實驗數據的分析說明理由(回答兩個不變量)a_；b_.解析：(2)A.大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差B保證兩個滑塊的碰撞是一維的滑塊1碰撞之前的速度v1 m/s0.50 m/s；滑塊1碰撞之后的速度v2 m/s 0.10 m/s；滑塊2碰撞之后的速度為v3 m/s0.60 m/s.a.系統碰撞前后總動量不變原因：系統碰撞之前m1v10.15 kgm/s，系統碰撞之后m1v2m2v30.15 kgm/s.b系統碰撞前后總動能不變原因：系統碰撞之前的總動能Ek1m1v0.037 5 J，系統碰撞之后的總動能Ek2m1vm2v0.037 5 J.答案：見解析3某同學用如圖(a)所示的裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞中的守恒量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復上述操作10次，得到10個落點痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復這種操作10次，圖(a)中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點，B球落點痕跡如圖(b)，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊圖(a)圖(b)(1)除了圖中器材外，實驗室還備有下列器材，完成本實驗還需要用到的器材有_(填選項號)A秒表B天平C毫米刻度尺D打點計時器(及電源和紙帶)E圓規F彈簧測力計G游標卡尺(2)從圖(b)可以測出碰撞后B球的水平射程應取為_cm.(3)在以下選項中，_是本次實驗必須進行的測量(填選項號)A水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離BA球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離C測量A球或B球的直徑D測量A球和B球的質量(或兩球質量之比)E測量G點相對于水平槽面的高度解析：(1)利用天平測量小球質量，利用刻度尺測量落點距離，利用圓規找到圓心(2)距離為O點到落點圓心間的距離(3)ABD答案：(1)BCE(2)64.7(填64.2 cm65.2 cm之間均可)(3)ABD4用圖示實驗裝置探究“碰撞中的不變量”實驗，除了圖示裝置中的實驗儀器外，下列儀器中還需要的是()A秒表 B天平C刻度尺 D直流電源E交流電源若實驗中得到一條紙帶如圖所示，已知A、B車的質量分別為mA、mB，則該實驗需要驗證的表達式是_(用圖中物理量和已給出的已知量表示)解析：該實驗需要測量小車的質量，故需要天平；需要測量各計數點間距，故需要刻度尺；打點計時器有計時功能，無需秒表；而打點計時器工作電源是交流電源，無需直流電源，故選BCE；小車A碰前做勻速運動，打在紙帶上的點間距是均勻的，故求碰前小車A的速度應選BC段，碰后兩車一起做勻速運動，打出的點也是間距均勻的，故選DE段來計算碰后速度，在誤差允許的范圍內，需要驗證的表達式是mAvAvAB，即mAxBCxDE.答案：BCEmAxBCxDE5某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置進行驗證動量守恒定律的實驗在足夠大的水平平臺上的A點放置一個光電門，水平平臺上A點右側摩擦很小，可忽略不計，左側為粗糙水平面采用的實驗步驟如下：A在小滑塊a上固定一個寬度為d的窄擋光片；B用天平分別測出小滑塊a(含擋光片)和小球b的質量ma、mb；C在a和b間用細線連接，中間夾一被壓縮了的水平輕短彈簧，靜止放置在平臺上；D細線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運動；E記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t；F小球b從平臺邊緣飛出后，落在水平地面的B點，用刻度尺測出平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線與B點之間的水平距離sb；G改變彈簧壓縮量，進行多次測量(1)用螺旋測微器測量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度為_mm.(2)該實驗要驗證動量守恒定律，則只需驗證兩物體a、b彈開后的動量大小相等，即_(用上述實驗所涉及物理量的字母表示，當地重力加速度為g)解析：(1)螺旋測微器的固定刻度讀數為2.5 mm，可動刻度讀數為0.015.0 mm0.050 mm，所以最終讀數為：2.5 mm0.050 mm2.550 mm.(2)燒斷細線后，a向左運動，經過光電門，根