1、课时跟踪检测（三）实验：动量守恒定律的验证课时跟踪检测（三）实验：动量守恒定律的验证 1(多选)在利用气垫导轨做动量守恒定律的验证的实验中，下列哪些因素可导致实验误差( ) A导轨安放不水平 B滑块上挡光片倾斜 C两滑块质量不相等 D两滑块碰后连在一起 解析：选 AB 导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响，从而产生实验误差；挡光片倾斜会导致挡光片宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移；实验中并不要求两滑块的质量相等；两滑块碰后连在一起并不影响碰撞中的守恒量。综上所述，A、B 选项正确。 2在利用平抛运动做“动量守恒定律的验证”实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端的切线保持水平，这样做的目的是( )
2、 A入射球得到较大的速度 B入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向 C入射球与被碰球碰撞时动能无损失 D入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出 解析：选 B 实验中小球能水平飞出是实验成功的关键，只有这样才能使两个小球在空中运动时间相等。 3某同学用图甲所示装置来做动量守恒定律的验证，实验时先让小球 a 从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复 10 次；然后再把小球 b 静置在斜槽轨道末端，让小球 a 仍从原固定点由静止开始滚下，和小球 b 相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复 10 次。 (1)在安装实验器材时斜槽的末端应_。 (2)小球 a、b
3、 质量的大小关系应满足 ma_mb，两球的半径应满足 ra_rb。(选填“”“ (3)A C (4)B 4.某同学用如图甲所示的装置做“动量守恒定律的验证”的实验， 先将球 a 从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复 10 次，再把同样大小的球 b 放在斜槽轨道水平段的最右端处静止，让球 a 仍从原固定点由静止开始滚下，且与球 b 相碰，碰后两球分别落在记录纸的不同位置，重复 10 次。(本实验中的斜槽轨道摩擦可以忽略不计) (1)在本实验中，下列不是产生误差的主要原因的是_。 A碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不
4、是绝对沿水平方向 B小球在空气中飞行时受到空气阻力 C通过复写纸描得的各点，不是理想点，有一定的大小，从而带来作图上的误差 D测量长度时有误差 (2)放上被碰小球 b， 两球(mamb)相碰后， 小球 a、 b 的平均落点位置依次是图甲中的_点和_点。 (3)某学生在做该实验时，不小心把 a、b 球位置换了，即把质量较大的 a 球(质量为 ma)当成了被碰球，把质量较小的 b 球(质量为 mb)当成了入射球，且已知 mb13ma，结果 b 球单独滚下时，平均落点为 C 点，而b 球与 a 球相撞后，b 球和 a 球平均落点分别为 A 点和 B 点(如图乙所示)。 该同学也测得过程中的各物理量，
5、利用这些数据也能判断碰撞过程中的动量守恒，判断的依据是看_和_在误差允许的范围内是否相等。利用该实验的数据还可以判断两球碰撞过程中机械能是否守恒。判断的依据是看 mb lOC2与_在误差允许的范围内是否相等。 解析：(1)由于碰撞前后小球的速度方向不是绝对沿水平方向，落点不确定，长度测量时有误差等都是造成误差的主要原因；而在本实验中，由于小球的运动速度不是很大，所以空气阻力虽然会对测量结果造成影响，但不是产生误差的主要原因，故选 B。 (2)a、b 两球相碰后，a 落在题图甲中 A 点，b 落在题图甲中 C 点。 (3)判断碰撞过程中动量守恒的依据是：在误差允许范围内，mb lOCma lOB
6、mb lOA。 判断机械能守恒的依据：在误差允许范围内，mb lOC2ma lOB2mb lOA2。 答案：(1)B (2)A C (3)mb lOC ma lOBmb lOA ma lOB2mb lOA2 5.用如图所示装置来做“动量守恒定律的验证”实验，质量为 mB的钢球 B 放在小支柱 N 上，球心离地面高度为 H；质量为 mA的钢球 A 用细线拴好悬挂于 O 点，当细线被拉直时 O 点到球心的距离为 L，且细线与竖直线之间夹角为 ；球 A 由静止释放，摆到最低点时恰与球 B 发生正碰，碰撞后，A 球把轻质指示针 C推移到与竖直夹角为 处，B 球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸
7、 D，用来记录球 B 的落点。 (1)用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后 A、B 两球的速度(设 A、B 两球碰前的速度分别为 vA、vB，碰后速度分别为 vA、vB)，则 vA_，vA_，vB_，vB_。 (2)请你提供两条提高实验精度的建议：_ _。 解析：(1)根据机械能守恒定律，有12mAvA2mAgL(1cos )，vA 2gL1cos 。碰撞后，同理可知vA 2gL1cos ，由题意，碰撞前 vB0，碰撞后小球 B 做平抛运动，可得12gt2H，vBtx，解得vBxg2H。 (2)让球 A 多次从同一位置摆下，求 B 球落点的平均位置； 角取值不要太小；两球 A、B 的质量不要
8、太小。(任答两条) 答案：(1) 2gL1cos 2gL1cos 0 x g2H (2)见解析 6为了验证碰撞中的动量守恒定律和检验两个小球的碰撞过程中的机械能损失情况，某同学选取了两个体积相同、质量相差比较大的小球，按下述步骤做了实验： 用天平测出两小球的质量(分别为 m1和 m2，且 m1m2)。 按图示安装好实验器材，将斜槽 AB 固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面 BC 连接在斜槽末端。 先不放小球 m2，让小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。 将小球 m2放在斜槽末端边缘处，让小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记
9、下小球 m1和 m2在斜面上的落点位置。 用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点 B 的距离。图中 D、E、F 点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，到 B 点的距离分别为 LD、LE、LF。 (1)在不放小球 m2时，小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，m1的落点在图中的_点，把小球 m2放在斜槽末端边缘处，让小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球 m1的落点在图中的_点。 (2)若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，不计空气阻力，则下列表达式中正确的有_。 Am1LFm1LDm2LE Bm1LE2m1LD2m2LF2 C. m1LEm1LDm2LF DL
10、ELFLD 解析：(1)小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，m1的落点在题图中的 E 点，小球 m1和小球 m2碰撞后，小球 m2的速度增大，小球 m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后小球 m1的落点是 D 点，小球m2的落点是 F 点。 (2)设斜面倾角为 ，小球落点到 B 点的距离为 L，小球从 B 点抛出时速度为 v，则竖直方向有 Lsin 12gt2，水平方向有 Lcos vt，解得 vLcos tLcos 2Lsin gcos 2sin gL，所以 v L。由题意分析得，只要满足 m1v1m2v2m1v1，把速度 v 代入整理得 m1LEm1LDm2LF，说明两球碰撞过程中动量守恒；若两小球碰撞前后机械能没有损失， 则要满足关系式：12m1v1212m1v1212m2v22， 整理得 m1LEm1LDm2LF，故 C 正确。 答案：(1)E D (2)C