高考领航】2013年高考物理总复习 14-2 实验 验证动量守恒定律 新人教版选修3-5.DOC

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1、优质文档优质文档【高考领航】2013 年高考物理总复习 14-2 实验 验证动量守恒定律 新人教版选修 3-51验证动量守恒定律的实验中,入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中,正确的是( )A释放点越低,小球受阻力越小,入射小球速度越小,误差越小B释放点越低,两球碰后水平位移越小,水平位移测量的相对误差越小,两球速度的测量越准确C释放点越高,两球相碰时,相互作用的内力越大,碰撞前后动量之差越小,误差越小D释放点越高,入射小球对被碰小球的作用力越大, 轨道对小球的阻力越小解析:该实验中产生误差的主要原因是两球相碰时水平方向上其他外力的影响、水平位移的测量不准确以及没有保证满足水平正碰的

2、条件等入射球的释放点越高时,入射球碰前速度越大,相碰时内力越大,可以较好地满足动量守恒的条件,也有利于减小测量水平位移时的相对误差,从而使实验的误差减小,说法 C 正确说法 A、B 中释放点越低,小球所受轨道阻力虽较小,但只影响入射球碰前速度的大小,与是否有利于满足动量守恒定律的条件无关,且碰后两球水平位移过小,反而容易增大测量时的相对误差说法 D 中,轨道对被碰小球的阻力 大小,与入射球释放点高低没有什么关系,所以 A、B、D 均错答案:C2某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩了的弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察木块的运动情况,进行必要的测量,验

3、证木块间相互作用时动量守恒(1)该同学还必须有的器材是_(2)需要直接测量的数据是_(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是_解析:这个实验的思路与课本上采用的实验的原理完全相同,也是通过测平抛运动的水平位移来代替它们作用完毕时的速度答案:(1)刻度尺、天平 (2)两木块的质量 m1、 m2和两木块落地点分别到桌子 两侧边的水平距离 x1、 x2(3)m1x1 m2x23如图所示是用来验证动量守恒的实验装置,弹性球 1 用细线悬挂于 O 点, O 点正下方桌优质文档优质文档子的边沿有一竖直立柱实验时,调节悬点,使弹性球 1 静止时恰与立柱上的球 2 接触且两球等高将球 1 拉到 A 点,并使之静

4、止,同时把球 2 放在立柱上释放球 1,当它摆到悬点正下方时与球 2 发生对心碰撞碰后球 1 向左最远可摆到 B 点,球 2 落到水平地面上的 C 点测出有关数据即可验证 1、2 两球碰撞时动量守恒现已测出 A 点离水平桌面的距离为 a.B 点离水平桌面的距离为 b, C 点与桌子边沿间的水平距离为 c.此外:(1)还需要测量的量是_、_和_(2)根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为_.(忽略小球的大小)解析:(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的总动量,根据弹性球 1 碰撞前后的高度 a和 b,由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度,故只要再测量弹性球 1 的质量m1,就能求出弹性球

5、1 碰撞前后的动量;根据平抛运动的规律只要测出立柱高 h 和桌面高 H 就可以求出弹性球 2 碰撞前后的速度,故只要测量弹性球 2 的质量和立柱高 h、桌面高 H 就能求出弹性球 2 的动量(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方 程为2m1 2 m1 m2 .a h b hcH h答案:(1)弹性球 1、2 的质量 m1、 m2 立柱高 h 桌面高 H(2)2m1 2 m1 m2a h b hcH h4 (2012 年辽宁模拟 )某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验气垫导轨装置如图(a)所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一

6、定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差(1)下面是实验的主要步骤:安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;优质文档优质文档向气垫导轨通入压缩空气;把打点计时器固定在紧靠气垫 导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计 时器与弹射架并固定在滑块 1 的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;使滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;把滑块 2 放在气垫导轨的中间;先_,然后_,让滑块带动纸带一起运动;取下纸带,重复步骤,选出理想的纸带如图(b)所示;测得滑

7、块 1 的质量 310 g,滑块 2(包括橡皮泥)的质量为 205 g完善实验步骤的内容(2)已知打点计时器每隔 0.02 s 打一个点,计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为_kgm/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为_ _kgm/s(保留三位有效数字)(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_.解析:(1)实验时应先接通打点计时器的电源,再放开滑块(2)作用前系统的总动量为滑块 1 的动量 p0 m1v0.v0 m/s2 m/s, p00.3102 kgm/s0.620 kgm/s.作用后系统的总动量为0.20.1滑块 1 和滑块 2 的动量和,且此时两滑块具有相同的速度 v,

8、 v m/s1.2 0.1680.14m/s, p( m1 m2)v(0.3100.205)1.2 kgm/s0.618 kgm/s.(3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦答案:(1)接通打点计时器的电源 放开滑块 1(2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器限位孔有摩擦5用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验:(1)先测出可视为质点的两滑块 A、 B 的质量分别为 m、 M 及滑块与桌面间的动摩擦因数.(2)用细线将滑块 A、 B 连接,使 A、 B 间的轻弹簧处于压缩状态,滑块 B 恰好紧靠桌边(3)剪断细线,测出滑块 B 做平抛运动的水平位移 x1,滑块

9、 A 沿水平桌面滑行距离为x2(未滑出桌面)为验证动量守恒定律,写出还需测量的物理量及表示它们的字母_;优质文档优质文档如果动量守恒,需要满足的关系式为_解析:弹开后 B 做平抛运动,为求其弹开后的速度即平抛运动的初速度,必须测量下落高度 h.h gt , x1 v1t112 21v1 x1 .g2h弹开后 A 做匀减速运动,由动能定理 mgx2 mv , v212 2 2 gx2由动量守恒定律 Mv1 mv20即 Mx1 m .12h 2 x2答案:桌面离地高度 h Mx1 m 12h 2 x26某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度, A、 B 两摆球均很

10、小,质量之比为 12.当两摆均处于自由静止状态时,其侧面刚好接触向右上方拉动 B 球使其摆线伸直并与竖直方向成 45角,然后将其由静止释放结果观察到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角成 30.若本实验允许的最大误差为4%,此实验是否成功地验证了动量守恒定律?解析:设摆球 A、 B 的质量分别为 mA、 mB,摆长为 l, B 球的初始高度为 h1,碰撞前 B 球的速度为 vB.在不考虑摆线质量的情况下,根据题意及机械能守恒定律得h1 l(1cos 45)mBv mBgh112 2B设碰撞前、后两摆球的总动量的 大小分别为 p1、 p2.有 p1 mBvB联立式得 p1 mB 2gl 1 cos 45同理可得 p2( mA mB) 2gl 1 cos 30联立式得 p2p1 mA mBmB 1 cos 301 cos 45代入已知条件得 21.03(p2p1)由此可以推出 1.4%4%|p2 p1p1 |优质文档优质文档所以,此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律答案:见解析

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