1.4．实验：验证动量守恒定律--高中物理选择性必修一素养提升学案
文档属性
| 名称 | 1.4．实验：验证动量守恒定律--高中物理选择性必修一素养提升学案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-03-12 14:01:16 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
高中物理选择性必修一素养提升学案
第一章 动量守恒定律
1.4．实验：验证动量守恒定律
【实验目标】
1.明确验证动量守恒定律的基本思路。
2.验证一维碰撞中的动量守恒。
3.知道实验数据的处理方法。
【实验探究】
一、实验原理与方法
在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否相等。
二、实验器材
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
方案二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验
斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。
三、实验过程
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
1．测质量：用天平测出滑块的质量。
2．安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。
3．实验：接通电源，利用配套的数字计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)。
4．验证：一维碰撞中的动量守恒。
方案二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验
1．测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。
2．安装：按照如图甲所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。
甲 乙
3．铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下铅垂线所指的位置O。
4．放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。
5．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤4中的高度)自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。如图乙所示。
6．验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立。
7．整理：将实验器材放回原处。
四、数据处理
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
1．滑块速度的测量：v＝，式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。
方案二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验
验证的表达式：m1·＝m1·＋m2·。
五、误差分析
1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求。
(1)碰撞是否为一维。
(2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大。
2．偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量。
六、注意事项
1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
2．方案提醒：
(1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平。
(2)若利用平抛运动规律进行验证：
①斜槽末端的切线必须水平；
②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；
③选质量较大的小球作为入射小球；
④实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变。
【实验素养提升】
类型一 实验原理与操作
【典例1】（2023浙江温州重点高中期中联考）“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示，即研究两个小球在轨道水平部分末端碰撞前后的动量关系。已知入射小球A和被碰小球B的质量分别为、。
①本实验中，要求满足的条件不必要的是______（填选项前的序号）。
A. 斜槽轨道必须是光滑的
B. 斜槽轨道末端的切线是水平的
C. 入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D. 入射球与被碰球质量要满足
②实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过测量______（填选项前的序号），间接地解决这个问题。
A. 小球开始释放的高度h
B. 小球抛出点距地面的高度H
C. 小球做平抛运动的水平射程
③在误差允许范围内，要验证的两个小球碰撞前后动量守恒方程式是____________。
【解析】①．“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；
要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；
要保证碰撞前速度相同，所以每次入射球都要从同一高度由静止滚下，故C正确；
为了保证小球碰撞是对心碰撞，且碰后不反弹，要求，故D正确。本题选不正确的，故选A。
②要验证动量守恒，则验证
小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点高度相等，在空间的运动时间相等，有
即
可知直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过测量小球的水平位移代替初速度。
故选C。
③ 在误差允许范围内，要验证的两个小球碰撞前后动量守恒方程式是
【答案】 ①. A ②. C ③.
类型二 数据处理和误差分析
【典例2】 某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。安装了弹性碰撞架和挡光片的小车A和小车B静止在滑轨上。实验时，给小车A一个初速度，当它与小车B发生碰撞后没有改变运动方向。数字计时器（图中没画出）可以测出挡光片通过光电门的挡光时间，测得碰撞前小车A通过光电门1的挡光时间为，碰撞后两小车先后通过光电门2的挡光时间分别为、。两个挡光片的宽度相同。
（1）下列说法正确的是______。
A.该实验需要将滑轨左侧适当垫高，以补偿阻力
B该实验将滑轨调到水平即可，不需要补偿阻力
C.该实验中小车A的质量大于小车B的质量
D.该实验中小车A的质量小于小车B的质量
（2）该实验如果仅验证两车组成的系统动量守恒，还需要测量______。
A.两小车的质量、
B.挡光片的宽度d
C.光电门1、2之间距离L
（3）如果表达式______成立，则说明两小车碰撞过程中动量守恒
【解析】
（1）实验目的是验证动量守恒定律，为了便于碰撞前后速度的测量，需要使小车在碰撞前后在轨道上做匀速直线运动，即需要平衡摩擦力，则该实验需要将滑轨左侧适当垫高，以补偿阻力，A正确，B错误；
由于小车A与小车B发生碰撞后没有改变运动方向，可知该实验中小车A的质量大于小车B的质量，C正确，D错误。
（2）若两车组成的系统动量守恒，则有
根据题意有
，，
解得
可知，如果仅验证两车组成的系统动量守恒，还需要测量两小车的质量、。
故选A。
（3）根据上述可知，如果两小车碰撞过程中动量守恒，需要满足的表达式为
【答案】 （1） AC##CA （2） A （3）
【规律方法】
1．本实验碰撞前、后速度大小的测量采用极限法，v＝＝，其中d为挡光板的宽度。
2．注意速度的矢量性：规定一个正方向，碰撞前后滑块速度的方向跟正方向相同即为正值，跟正方向相反即为负值，比较m1v1＋m2v2与m1v1′＋m2v2′是否相等，应该把速度的正负号代入计算。
3．造成实验误差的主要原因是存在摩擦力。利用气垫导轨进行实验，调节时确保导轨水平。
类型三 创新实验设计
【典例3】 如图所示的装置是“冲击摆”，摆锤的质量很大，子弹以初速度v0从水平方向射入摆中并留在其中，随摆锤一起摆动。
(1)子弹射入摆锤后，与摆锤一起从最低位置摆至最高位置的过程中，________守恒。要得到子弹和摆锤一起运动的初速度v，还需要测量的物理量有________。
A．子弹的质量m
B．摆锤的质量M
C．冲击摆的摆长l
D．摆锤摆动时摆线的最大摆角θ
(2)用问题(1)中测量的物理量得出子弹和摆锤一起运动的初速度v＝________。
(3)通过表达式________，即可验证子弹与摆锤作用过程中满足动量守恒定律。(用已知量和测量量的符号m、M、v、v0表示)
【解析】 (1)(2)子弹射入摆锤后，与摆锤一起从最低位置摆至最高位置的过程中，机械能守恒。设在最低位置时，子弹和摆锤的共同速度为v，则由机械能守恒定律可得(m＋M)v2＝(m＋M)g(l－lcos θ)，得v＝。要得到子弹和摆锤一起运动的初速度v，还需要测量的物理量有冲击摆的摆长l，摆锤摆动时摆线的最大摆角θ。
(3)射入摆锤前子弹速度为v0，动量为mv0；子弹和摆锤一起运动的瞬间速度为v，动量为(m＋M)v，该过程中mv0＝(m＋M)v。
【答案】 (1)机械能 CD (2)
(3)mv0＝(m＋M)v
【同步训练】
1. （2023湖南怀化高二期末）利用气垫导轨（全程不考虑其对滑块的阻力）和两个光电门验证动量守恒定律，滑块和遮光条总质量为，遮光条的宽度为d。如图（a）所示，将气垫导轨调整水平后，将滑块静置于光电门1左侧，推动滑块，使其获得水平向右的速度后手放开，滑块经过光电门1后，有一质量为的橡皮泥从h高处由静止落下，刚好落至下方经过的滑块上，迅速粘一起后随滑块向右经过光电门2，光电门1、2记录的挡光时间分别为、，重力加速度为g。
（1）用游标卡尺测得遮光条宽度如图（b）所示，其读数为______mm。
（2）若碰撞过程中水平方向动量守恒，则应满足的关系式______（用以上所给已知量表示）。
（3）实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒有无影响？请说明理由：______。
【答案】 （1）. 6.75 （2）.
（3）. 无影响；根据（2）的分析知，实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒无影响，理由是水平方向动量守恒，等式两边的d可消掉。
【解析】
（1）20分度游标卡尺的精确值为0.05mm，测得遮光条的宽度如图（b）所示，其读数为
（2）若碰撞过程中水平方向动量守恒，则
解得
（3）无影响，根据（2）的分析知，实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒无影响，理由是水平方向动量守恒，等式两边的d可消掉。
2．（2023重庆涪陵重点高中质检）如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。
（1）要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是___________。
（2）为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做___________运动。
（3）测得滑块B的质量为，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，其中①为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为___________（保留2位有效数字），滑块A碰后的图线为___________（选填“②”“③”“④”）。
【答案】． （1） 天平 （2）匀速直线 （3） -0.011 ③
【解析】（1）[1]要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量，故还需要的器材是天平；
（2）[2]为了减小重力对实验的影响，应该让气垫导轨处于水平位置，故调节气垫导轨后要使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动；
（3）[3]取滑块A碰前运动方向为正方向，根据x-t图可知滑块B碰前的速度为
则滑块B碰前的动量为
[4]由题意可知两物块相碰要符合碰撞制约关系则④图线为碰前A物块的图线，由图可知碰后③图线的速度大于②图线的速度，根据“后不超前”的原则可知③为碰后A物块的图线。
3. （2023湖北四市七校联盟期中联考）（1）在利用如图所示装置验证动量守恒的实验中，下列仪器不需要的有______。
A.交流电源 B.天平 C.刻度尺 D.圆规
（2）下列关于实验的要求不正确的是______。
A.必须保证轨道末端水平 B.必须保证两球直径相等
C.必须保证两球质量相等 D.必须借助重锤线找到O点位置
（3）本实验除需测量线段OM、OP、ON长度LOM、LOP、LON外，还需要测量的物理量有______。
A.A、B两点间的高度差h1
B.B点离地面的高度h2
C.小球A和小球B的质量mA、mB
D.小球A和小球B的半径r
（4）要验证小球A和小球B碰撞过程中动量守恒，可根据表达式_________________验证。（用题中所测物理量的字母表示）。
（5）实验中，若小球A和小球B发生弹性碰撞，则LOM、LOP、LON的大小满足的关系式为__________。（仅用含LOM、LOP、LON的式子表示）
【答案】 （1）. A （2）. C （3）. C （4）. （5） . LOP+ LOM=LON
【解析】
（1）A．验证动量守恒实验中，不需要电源，故A符合题意；
B．验证动量守恒的实验中，需要用天平测量小球的质量，故B不符合题意；
C．验证动量守恒的实验中，需要用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度，故C不符合题意；
D．验证动量守恒的实验中，需要用圆规找物体的平均落点，故D不符合题意。
（2） A．实验中，要保证小球具有水平的速度，必须保证轨道末端水平，故A正确，不符合题意；
B．实验中，要保证小球发生一维碰撞，必须保证两球直径相等，故B正确，不符合题意；
C．A球的质量应大于B球的质量，防止碰撞时A球被弹回，故C错误，符合题意；
D．必须借助重锤线找到O点位置，故D正确，不符合题意。
（3） 本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度LOM、LOP、LON外，还需要测量小球A和小球B的质量mA、mB。故选C。
（4）实验中，每次释放小球A，从同一位置静止释放，则小球到达轨道末端的速度相等，设A球与B球碰撞前的速度为，碰撞后A球的速度为，B球的速度为，验证碰撞过程动量守恒，则需验证
由于小球做平抛运动下落高度相同，则运动时间相等，设运动时间为，则有
即
（5）实验中，若小球A和小球B发生弹性碰撞，除了满足动量守恒外，还满足机械能守恒，即
解得 LOP+ LOM=LON
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
高中物理选择性必修一素养提升学案
第一章 动量守恒定律
1.4．实验：验证动量守恒定律
【实验目标】
1.明确验证动量守恒定律的基本思路。
2.验证一维碰撞中的动量守恒。
3.知道实验数据的处理方法。
【实验探究】
一、实验原理与方法
在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否相等。
二、实验器材
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
方案二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验
斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。
三、实验过程
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
1．测质量：用天平测出滑块的质量。
2．安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。
3．实验：接通电源，利用配套的数字计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度大小和方向)。
4．验证：一维碰撞中的动量守恒。
方案二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验
1．测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。
2．安装：按照如图甲所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。
甲 乙
3．铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下铅垂线所指的位置O。
4．放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。
5．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤4中的高度)自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。如图乙所示。
6．验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立。
7．整理：将实验器材放回原处。
四、数据处理
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
1．滑块速度的测量：v＝，式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。
方案二：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验
验证的表达式：m1·＝m1·＋m2·。
五、误差分析
1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求。
(1)碰撞是否为一维。
(2)实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大。
2．偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量。
六、注意事项
1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
2．方案提醒：
(1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平。
(2)若利用平抛运动规律进行验证：
①斜槽末端的切线必须水平；
②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；
③选质量较大的小球作为入射小球；
④实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不变。
【实验素养提升】
类型一 实验原理与操作
【典例1】（2023浙江温州重点高中期中联考）“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示，即研究两个小球在轨道水平部分末端碰撞前后的动量关系。已知入射小球A和被碰小球B的质量分别为、。
①本实验中，要求满足的条件不必要的是______（填选项前的序号）。
A. 斜槽轨道必须是光滑的
B. 斜槽轨道末端的切线是水平的
C. 入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D. 入射球与被碰球质量要满足
②实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过测量______（填选项前的序号），间接地解决这个问题。
A. 小球开始释放的高度h
B. 小球抛出点距地面的高度H
C. 小球做平抛运动的水平射程
③在误差允许范围内，要验证的两个小球碰撞前后动量守恒方程式是____________。
【解析】①．“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；
要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；
要保证碰撞前速度相同，所以每次入射球都要从同一高度由静止滚下，故C正确；
为了保证小球碰撞是对心碰撞，且碰后不反弹，要求，故D正确。本题选不正确的，故选A。
②要验证动量守恒，则验证
小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点高度相等，在空间的运动时间相等，有
即
可知直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过测量小球的水平位移代替初速度。
故选C。
③ 在误差允许范围内，要验证的两个小球碰撞前后动量守恒方程式是
【答案】 ①. A ②. C ③.
类型二 数据处理和误差分析
【典例2】 某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。安装了弹性碰撞架和挡光片的小车A和小车B静止在滑轨上。实验时，给小车A一个初速度，当它与小车B发生碰撞后没有改变运动方向。数字计时器（图中没画出）可以测出挡光片通过光电门的挡光时间，测得碰撞前小车A通过光电门1的挡光时间为，碰撞后两小车先后通过光电门2的挡光时间分别为、。两个挡光片的宽度相同。
（1）下列说法正确的是______。
A.该实验需要将滑轨左侧适当垫高，以补偿阻力
B该实验将滑轨调到水平即可，不需要补偿阻力
C.该实验中小车A的质量大于小车B的质量
D.该实验中小车A的质量小于小车B的质量
（2）该实验如果仅验证两车组成的系统动量守恒，还需要测量______。
A.两小车的质量、
B.挡光片的宽度d
C.光电门1、2之间距离L
（3）如果表达式______成立，则说明两小车碰撞过程中动量守恒
【解析】
（1）实验目的是验证动量守恒定律，为了便于碰撞前后速度的测量，需要使小车在碰撞前后在轨道上做匀速直线运动，即需要平衡摩擦力，则该实验需要将滑轨左侧适当垫高，以补偿阻力，A正确，B错误；
由于小车A与小车B发生碰撞后没有改变运动方向，可知该实验中小车A的质量大于小车B的质量，C正确，D错误。
（2）若两车组成的系统动量守恒，则有
根据题意有
，，
解得
可知，如果仅验证两车组成的系统动量守恒，还需要测量两小车的质量、。
故选A。
（3）根据上述可知，如果两小车碰撞过程中动量守恒，需要满足的表达式为
【答案】 （1） AC##CA （2） A （3）
【规律方法】
1．本实验碰撞前、后速度大小的测量采用极限法，v＝＝，其中d为挡光板的宽度。
2．注意速度的矢量性：规定一个正方向，碰撞前后滑块速度的方向跟正方向相同即为正值，跟正方向相反即为负值，比较m1v1＋m2v2与m1v1′＋m2v2′是否相等，应该把速度的正负号代入计算。
3．造成实验误差的主要原因是存在摩擦力。利用气垫导轨进行实验，调节时确保导轨水平。
类型三 创新实验设计
【典例3】 如图所示的装置是“冲击摆”，摆锤的质量很大，子弹以初速度v0从水平方向射入摆中并留在其中，随摆锤一起摆动。
(1)子弹射入摆锤后，与摆锤一起从最低位置摆至最高位置的过程中，________守恒。要得到子弹和摆锤一起运动的初速度v，还需要测量的物理量有________。
A．子弹的质量m
B．摆锤的质量M
C．冲击摆的摆长l
D．摆锤摆动时摆线的最大摆角θ
(2)用问题(1)中测量的物理量得出子弹和摆锤一起运动的初速度v＝________。
(3)通过表达式________，即可验证子弹与摆锤作用过程中满足动量守恒定律。(用已知量和测量量的符号m、M、v、v0表示)
【解析】 (1)(2)子弹射入摆锤后，与摆锤一起从最低位置摆至最高位置的过程中，机械能守恒。设在最低位置时，子弹和摆锤的共同速度为v，则由机械能守恒定律可得(m＋M)v2＝(m＋M)g(l－lcos θ)，得v＝。要得到子弹和摆锤一起运动的初速度v，还需要测量的物理量有冲击摆的摆长l，摆锤摆动时摆线的最大摆角θ。
(3)射入摆锤前子弹速度为v0，动量为mv0；子弹和摆锤一起运动的瞬间速度为v，动量为(m＋M)v，该过程中mv0＝(m＋M)v。
【答案】 (1)机械能 CD (2)
(3)mv0＝(m＋M)v
【同步训练】
1. （2023湖南怀化高二期末）利用气垫导轨（全程不考虑其对滑块的阻力）和两个光电门验证动量守恒定律，滑块和遮光条总质量为，遮光条的宽度为d。如图（a）所示，将气垫导轨调整水平后，将滑块静置于光电门1左侧，推动滑块，使其获得水平向右的速度后手放开，滑块经过光电门1后，有一质量为的橡皮泥从h高处由静止落下，刚好落至下方经过的滑块上，迅速粘一起后随滑块向右经过光电门2，光电门1、2记录的挡光时间分别为、，重力加速度为g。
（1）用游标卡尺测得遮光条宽度如图（b）所示，其读数为______mm。
（2）若碰撞过程中水平方向动量守恒，则应满足的关系式______（用以上所给已知量表示）。
（3）实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒有无影响？请说明理由：______。
【答案】 （1）. 6.75 （2）.
（3）. 无影响；根据（2）的分析知，实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒无影响，理由是水平方向动量守恒，等式两边的d可消掉。
【解析】
（1）20分度游标卡尺的精确值为0.05mm，测得遮光条的宽度如图（b）所示，其读数为
（2）若碰撞过程中水平方向动量守恒，则
解得
（3）无影响，根据（2）的分析知，实验中遮光条宽度的测量值有误差对验证碰撞过程水平方向动量守恒无影响，理由是水平方向动量守恒，等式两边的d可消掉。
2．（2023重庆涪陵重点高中质检）如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。
（1）要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是___________。
（2）为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做___________运动。
（3）测得滑块B的质量为，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，其中①为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为___________（保留2位有效数字），滑块A碰后的图线为___________（选填“②”“③”“④”）。
【答案】． （1） 天平 （2）匀速直线 （3） -0.011 ③
【解析】（1）[1]要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量，故还需要的器材是天平；
（2）[2]为了减小重力对实验的影响，应该让气垫导轨处于水平位置，故调节气垫导轨后要使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动；
（3）[3]取滑块A碰前运动方向为正方向，根据x-t图可知滑块B碰前的速度为
则滑块B碰前的动量为
[4]由题意可知两物块相碰要符合碰撞制约关系则④图线为碰前A物块的图线，由图可知碰后③图线的速度大于②图线的速度，根据“后不超前”的原则可知③为碰后A物块的图线。
3. （2023湖北四市七校联盟期中联考）（1）在利用如图所示装置验证动量守恒的实验中，下列仪器不需要的有______。
A.交流电源 B.天平 C.刻度尺 D.圆规
（2）下列关于实验的要求不正确的是______。
A.必须保证轨道末端水平 B.必须保证两球直径相等
C.必须保证两球质量相等 D.必须借助重锤线找到O点位置
（3）本实验除需测量线段OM、OP、ON长度LOM、LOP、LON外，还需要测量的物理量有______。
A.A、B两点间的高度差h1
B.B点离地面的高度h2
C.小球A和小球B的质量mA、mB
D.小球A和小球B的半径r
（4）要验证小球A和小球B碰撞过程中动量守恒，可根据表达式_________________验证。（用题中所测物理量的字母表示）。
（5）实验中，若小球A和小球B发生弹性碰撞，则LOM、LOP、LON的大小满足的关系式为__________。（仅用含LOM、LOP、LON的式子表示）
【答案】 （1）. A （2）. C （3）. C （4）. （5） . LOP+ LOM=LON
【解析】
（1）A．验证动量守恒实验中，不需要电源，故A符合题意；
B．验证动量守恒的实验中，需要用天平测量小球的质量，故B不符合题意；
C．验证动量守恒的实验中，需要用刻度尺测量线段OM、OP、ON的长度，故C不符合题意；
D．验证动量守恒的实验中，需要用圆规找物体的平均落点，故D不符合题意。
（2） A．实验中，要保证小球具有水平的速度，必须保证轨道末端水平，故A正确，不符合题意；
B．实验中，要保证小球发生一维碰撞，必须保证两球直径相等，故B正确，不符合题意；
C．A球的质量应大于B球的质量，防止碰撞时A球被弹回，故C错误，符合题意；
D．必须借助重锤线找到O点位置，故D正确，不符合题意。
（3） 本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度LOM、LOP、LON外，还需要测量小球A和小球B的质量mA、mB。故选C。
（4）实验中，每次释放小球A，从同一位置静止释放，则小球到达轨道末端的速度相等，设A球与B球碰撞前的速度为，碰撞后A球的速度为，B球的速度为，验证碰撞过程动量守恒，则需验证
由于小球做平抛运动下落高度相同，则运动时间相等，设运动时间为，则有
即
（5）实验中，若小球A和小球B发生弹性碰撞，除了满足动量守恒外，还满足机械能守恒，即
解得 LOP+ LOM=LON
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)