【文档说明】【精准解析】2020-2021学年物理人教版选择性必修第一册课时作业：1-4实验：验证动量守恒定律.docx，共(10)页，449.569 KB，由小赞的店铺上传

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课时作业3实验：验证动量守恒定律1．在利用气垫导轨验证动量守恒时，用到的测量工具有(C)A．停表、天平、刻度尺B．弹簧测力计、停表、天平C．天平、刻度尺、光电计时器D．停表、刻度尺、光电计时器解析：用天平测

滑块质量，用刻度尺测挡光片的宽度．运动时间是指挡光片通过光电门的时间，由光电计时器计时，因此不需要停表．2．(多选)在验证动量守恒实验时，实验条件是(BCD)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．入射球每一次都要从同一高度由静止滚下D．碰撞的瞬间，入

射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行解析：验证动量守恒实验，要求入射小球每次到槽口时，具有相同的速度，所以应从槽上同一位置滚下，但斜槽不需要光滑，选项A错误，选项C正确；由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动，且抛物线在同一平面，选项B、D正确．只有满足实验所必需的条件

，所做实验才能达到预期目的．3．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差(AB)A．导轨安放不水平B．小车上挡光板倾斜C．两小车质量不相等D．两小车碰后连在一起解析：选项A中，导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；选项B中，挡光板倾斜会导致

挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差．4．(多选)对于实验最终的结论m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2，下列说法正确的是(AD)A．仅限于一维碰撞B．任何情况下m1v21＋m2v22＝m1v′21＋m2v′22也一定成立C．式中的v1、v2、v′1、v′2都是

速度的大小D．式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和解析：这个实验是在一维碰撞情况下设计的实验；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，而速度是矢

量，应考虑方向．5．用如图所示装置验证动量守恒时，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块被弹簧(图中未画出)弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040s，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060s，左侧滑块质量为100g，左侧滑块的m1v1＝22.5

g·m/s，右侧滑块质量为150g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2＝0g·m/s.解析：左侧滑块的速度为：v1＝d1t1＝9.0×10－30.040m/s＝0.225m/s则左侧滑块的m1v1＝100g×0.2

25m/s＝22.5g·m/s右侧滑块的速度为：v2＝d2t2＝9.0×10－30.060m/s＝0.15m/s则右侧滑块的m2v2＝150g×(－0.15m/s)＝－22.5g·m/s因m1v1与m2

v2等大、反向，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2＝0.6．气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向

相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10Hz，由图可知：(1)A、B离开弹簧后，应该做匀速直线运动，已知滑块A、B的质量分别为400g、600g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符的地方是滑

块应该有加速过程，然后再匀速运动．(2)若不计此失误，分开后，A的动量大小为0.036__kg·m/s，B的动量的大小为0.036kg·m/s，总动量为0kg·m/s，本实验能得到两滑块组成的系统动量守恒这一结论的依据是A、B的动量始终大小相等方向相反．解析：(1)A、B离开弹簧后，应该做匀速直

线运动；烧断细线后，在弹簧恢复原长的过程中，应先做加速运动，当弹簧恢复原长后，滑块做匀速直线运动，由图中闪光照片可知，滑块直接做匀速直线运动，没有加速过程，与事实不符．(2)频闪照相的时间间隔t＝1f＝

110Hz＝0.1s，滑块A的速度vA＝xAt＝0.0090.1m/s＝0.09m/s，滑块B的速度vB＝xBt＝0.0060.1m/s＝0.06m/s，A的动量pA＝mAvA＝0.400kg×0.09m/s＝0.036kg·m/s，pB＝mBvB＝0.6

00kg×0.06m/s＝0.036kg·m/s，由此可见A、B的动量大小相等、方向相反，它们的总动量为零，与释放前的动量相等，因此系统动量守恒．7．有甲、乙两辆小车，质量分别为m1＝302g、m2＝202g，甲小车拖有纸带，通过打点计时器记录它的运动情况，乙小车静止在水平桌面上，甲小

车以一定的速度向乙小车运动，跟乙小车发生碰撞后与乙小车粘合在一起共同运动．这个过程中打点计时器在纸带上记录的点迹如图所示，在图上还标出了用刻度尺量出的各点的数据，已知打点计时器的打点频率为50Hz.(1)从

纸带上的数据可以得出：两车碰撞过程经历的时间大约为0.10s；(结果保留两位有效数字)(2)碰前甲车的质量与速度的乘积大小为0.202kg·m/s，碰后两车的质量与速度的乘积之和为0.203kg·m/s；(结果保留三位有效数字)(3)从上述实验中能得出什么

结论？答案：在误差允许范围内，两车的质量与速度的乘积之和保持不变．解析：本题通过分析纸带来确定甲车速度的变化．从纸带上0点开始每0.02s内甲车位移分别为13.2mm、13.5mm、13.5mm、12.6mm、11.7mm、10.8mm、9.9mm、9mm

、8.1mm、8mm、8mm.(1)从以上数据可知从第3点到第8点是碰撞过程，则t＝5×0.02s＝0.10s，该段时间内甲车做减速运动．(2)碰前甲车速度v1＝40.2×10－33×0.02m/s＝0.67

0m/s，碰前甲车质量与速度的乘积m1v1＝0.302kg×0.670m/s≈0.202kg·m/s；碰后两车的速度v2′＝v1′＝v′＝118.3－94.23×0.02×10－3m/s≈0.402m/s，碰后两车的质量与速度的乘积之和为(m1＋m2)v′＝(0.302

＋0.202)×0.402kg·m/s≈0.203kg·m/s.(3)在误差允许范围内，两车的质量与速度的乘积之和保持不变．1．(多选)某同学用如图甲所示的装置来探究碰撞中的守恒量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，图乙是多次实验中某球落到位于

水平地面记录纸上得到的10个落点痕迹，有关该实验的一些说法，不正确的有(AD)A．入射球和被碰球必须是弹性好的，且要求两球的质量相等，大小相同B．被碰球静止放在槽口，入射球必须每次从轨道的同一位置由静止释放C．小球碰撞前后的速度不易测量，所以通过测量小球“平抛运动的射

程”间接地解决D．由图乙可测出碰撞后某球的水平射程为58.5cm(或取58.2～58.8cm之间某值)解析：为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，为发生对心碰撞，两球半径应相等，故A说法错误；为保证小球每

次平抛的初速度相等，被碰球静止放在槽口，入射球必须每次从轨道的同一位置由静止释放，故B说法正确；小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，小球碰撞前后的速度不易测量，所以通

过测量小球“平抛运动的射程”间接地解决，故C说法正确；由图示刻度尺可知，由图乙可测出碰撞后某球的水平射程为64.7cm(64.2～65.2cm均正确)，故D说法错误．本题选择说法不正确的，故选A、D.2．(多选)如图所示，在“验证动量守恒”的实验中，把两个等体积小球用线悬挂起来，一个

小球静止，拉起另一个小球，放下后它们相碰，则下列说法正确的是(ABD)A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．由静止释放小球，以便较准确计算小球碰前速度C．两小球必须都是弹性球，且质量相同D．两小球碰后可以粘在

一起共同运动解析：两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，选项A正确；计算碰撞前速度时用到了mgh＝12mv2，即初速度要求为0，选项B正确；本实验中对小球是否为弹性球无要求，选项C错误；两球正碰后，有多种运动情况，选项D正确．3．用如图

所示的装置可以完成“验证动量守恒”实验．(1)若实验中选取的A、B两球半径相同，为了使A、B发生一维碰撞，应使两球悬线长度相等，悬点O1、O2之间的距离等于球的直径．(2)若A、B两球的半径不相同，利用本装置能否完成实验？如果你认为能完成，请说明如何调节？答案：见解析解析：(1)为了保证一维碰

撞，碰撞点应与两球在同一条水平线上．故两球悬线长度相等，O1、O2之间的距离等于球的直径．(2)如果两球的半径不相等，也可完成实验．调整装置时，应使O1、O2之间的距离等于两球的半径之和，两球静止时，球心在同一水平高度上．4．某同学设计了一个用打点计时器验

证动量守恒的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图1所示．在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频

率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．图1(1)若已得到打点纸带如图2所示，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，则应选BC段计算小车甲的碰前速度，应选DE段来计算小车甲和乙碰后的共同速度．(以上两

空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)图2(2)已测得小车甲的质量m甲＝0.40kg，小车乙的质量m乙＝0.20kg，由以上测量结果可得：碰前m甲v甲＋m乙v乙＝0.420kg·m/s；碰后m甲v′甲＋m乙v′

乙＝0.417kg·m/s.(3)通过计算得出的结论是什么？答案：在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的．解析：(1)观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰

撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度．(2)v甲＝BCΔt＝1.05m/s，v2＝0，m甲v甲＋m乙v乙＝0.420kg·m/s，碰后v′甲＝v′乙＝DEΔt＝0.6

95m/s，m甲v′甲＋m乙v′乙＝0.60×0.695kg·m/s＝0.417kg·m/s.(3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的．5．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞(碰撞过程中没有机械能损失)，某同学选取了两

个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做了如下实验：①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1>m2.②按照如图所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端．③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．④将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置；⑤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

记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF.根据该同学的实验，回答下列问题：(1)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的D点，m2的落点是图中的F点．(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式m1LE＝m1LD

＋m2LF，则说明碰撞中动量是守恒的．(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式m1LE＝m1LD＋m2LF，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．解析：(1)小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速率减小，都做平抛运动，所以碰

撞后m1球的落地点是D点，m2球的落地点是F点；(2)碰撞前，小球m1落在图中的E点，设其水平初速度为v1，小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中的D点，设其水平初速度为v1′，m2的落点是图中的F点，设其水平初速度为v2

.设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得：LDsinα＝12gt2，LDcosα＝v1′t解得：v1′＝gLD(cosα)22sinα同理可解得：v1＝gLE(cosα)22sinα，v2＝gLF(cosα)22sinα所以只要满足m1v1＝m2v2＋m1v1′即：m1LE＝m1LD＋m

2LF，则说明两球碰撞过程中动量守恒；(3)若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失，则要满足关系式12m1v21＝12m1v′21＋12m2v22即m1LE＝m1LD＋m2LF.