實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(本欄目對(duì)應(yīng)配套訓(xùn)練P58~59)知識(shí)鞏固練習(xí)1.某同學(xué)用圖甲所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將斜槽固定在水平桌面上，調(diào)整末端切線水平；②將白紙固定在水平地面上，白紙上面放上復(fù)寫(xiě)紙；③用重垂線確定斜槽末端在水平地面上的投影點(diǎn)O；④讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄小球的落地點(diǎn)，重復(fù)多次，確定落地點(diǎn)的中心位置Q；⑤將小球B放在斜槽末端，讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄兩小球的落地點(diǎn)，重復(fù)多次，確定A、B兩小球落地點(diǎn)的中心位置P、R；⑥用刻度尺測(cè)量P、Q、R距O點(diǎn)的距離x1、x2、x3；⑦用天平分別測(cè)量小球A、B的質(zhì)量m1、m2；⑧分析數(shù)據(jù)，驗(yàn)證等式m1x2＝m1x1＋m2x3是否成立，從而驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)步驟⑤與步驟④中定位卡的位置應(yīng)_________________________________.

(2)步驟④與步驟⑤中重復(fù)多次的目的是_______________________________.

(3)為了使小球A與B碰撞后運(yùn)動(dòng)方向不變，A、B質(zhì)量大小關(guān)系應(yīng)為m1____________(填“>”“<”或“＝”)m2.

(4)如圖乙是步驟⑥的示意圖，則步驟④中小球落地點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為m.

【答案】(1)保持不變(2)減少實(shí)驗(yàn)誤差(3)>(4)0.3723(0.3722~0.3724)【解析】(1)為使入射球到達(dá)斜槽末端時(shí)的速度相等，應(yīng)從同一位置由靜止釋放入射球，即步驟⑤與步驟④中定位卡的位置應(yīng)保持不變.(2)步驟④與步驟⑤中重復(fù)多次的目的是減小實(shí)驗(yàn)誤差.(3)為了使小球A與B碰后運(yùn)動(dòng)方向不變，A、B質(zhì)量大小關(guān)系為m1>m2.(4)由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，步驟④中小球落點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為OQ＝37.23cm＝0.3723m.2.如圖甲所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系.(1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是，可以通過(guò)僅測(cè)量(填字母)間接地解決這個(gè)問(wèn)題.

A.小球開(kāi)始釋放的高度hB.小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC.小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程甲乙(2)圖乙中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋水平射程O(píng)P.然后，把被碰小球m2靜置于水平軌道末端，再將入射球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù).接下來(lái)要完成的必要步驟是(填選項(xiàng)前的字母).

A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B.測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放的高度hC.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE.測(cè)量?jī)尚∏蛳嗯龊笃綊佀缴涑蘋(píng)M、(3)本實(shí)驗(yàn)中只要關(guān)系式____________成立，即說(shuō)明兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒(請(qǐng)?jiān)趍1、m2、h、H、OP、OM、ON【答案】(1)C(2)ADE(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON【解析】(1)小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由H＝12gt2知t＝2Hg，即小球的下落時(shí)間一定，則初速度v＝xt，可用平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來(lái)表示，A、B(2)若動(dòng)量守恒，應(yīng)有m1v1＋m2v2＝m1v0(v0是m1單獨(dú)下落時(shí)離開(kāi)軌道時(shí)的速度，v1、v2是兩球碰后m1、m2離開(kāi)軌道時(shí)的速度)，又v＝xt，則有m1OMt＋m2ONt＝m1OPt，即本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證m1OM＋m2ON＝m1OP，因此要測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1和m2以及它們的水平射程O(píng)M和ON，而要確定水平射程，應(yīng)先分別確定兩個(gè)小球落地的平均落點(diǎn)，沒(méi)有必要測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放的高度(3)設(shè)落地時(shí)間為t，則v0＝OPt，v1＝OMt，v2＝而動(dòng)量守恒的表達(dá)式是m1v0＝m1v1＋m2v2，若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則m1·OP＝m1·OM＋m2·ON成立.3.為探究某新材料的部分特性，一學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn).在水平桌面上平放一直尺，緊靠刻度線的一側(cè)放大小相同的實(shí)心鐵球A(黑色)和新材料實(shí)心球B(白色)，讓A球以某一速度向靜止的B球運(yùn)動(dòng)，碰撞前后的頻閃照片如圖所示.已知頻閃儀每隔0.02s閃光一次，A球的質(zhì)量為7.8kg.(1)碰撞前A球的速度大小為m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

(2)B球的質(zhì)量為kg(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

【答案】(1)10(2)5.2【解析】(1)碰撞前A球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則速度為vA＝40cm0.04s＝10(2)同理，碰撞后A球的速度大小為vA'＝5m/s，碰撞后B球的速度大小為vB'＝7.5m/s，碰撞過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒mAvA＝mAvA'＋mBvB'，聯(lián)立可得B球的質(zhì)量為5.2kg.綜合提升練習(xí)4.小劉同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.(1)將滑塊b放置在氣墊導(dǎo)軌上，打開(kāi)氣泵，待氣流穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，直至觀察到滑塊b能在短時(shí)間內(nèi)保持靜止，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)至.

(2)用天平測(cè)得滑塊a、b質(zhì)量分別為ma、mb.(3)在滑塊上安裝配套的粘扣，并按圖示方式放置兩滑塊.使滑塊a獲得向右的速度，滑塊a通過(guò)光電門(mén)1后與靜止的滑塊b碰撞并粘在一起，一起通過(guò)光電門(mén)2的遮光條，通過(guò)光電門(mén)1、2的時(shí)間分別為t1、t2，則上述物理量間如果滿足關(guān)系式________________________，則證明碰撞過(guò)程中兩滑塊的總動(dòng)量守恒.

(4)本實(shí)驗(yàn)____________(填“需要”或“不需要”)測(cè)量遮光條的寬度.

【答案】(1)水平(3)mat1＝m【解析】(1)將滑塊b放置在氣墊導(dǎo)軌上，打開(kāi)氣泵，待氣流穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，直至觀察到滑塊b能在短時(shí)間內(nèi)保持靜止，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)至水平.(3)根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知mav1＝(ma＋mb)v2，根據(jù)速度公式可知v1＝dt1，v2＝dt(4)由以上分析的結(jié)果mat5.某校同學(xué)利用圖中所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.圖中，水平氣墊導(dǎo)軌上裝有光電門(mén)C和光電門(mén)D，滑塊A、B放在導(dǎo)軌上，位置如圖所示；滑塊A的右側(cè)裝有彈性彈簧片，滑塊B的左側(cè)也裝有彈性彈簧片，兩滑塊上方都固定有寬度相同的遮光片，光電門(mén)C、D分別連接著光電計(jì)時(shí)器(未完全畫(huà)出)，可以記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間.實(shí)驗(yàn)步驟如下.A.測(cè)量滑塊A(含彈簧片)的質(zhì)量mA、滑塊B(含彈簧片)的質(zhì)量mB.B.測(cè)量滑塊A的遮光片的寬度d1、滑塊B的遮光片的寬度d2.C.給滑塊A一個(gè)向右的瞬時(shí)沖量，觀察A的運(yùn)動(dòng)情況和A與B相碰后A、B各自的運(yùn)動(dòng)情況.D.記錄下與光電門(mén)C相連的光電計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間：第一次時(shí)間ΔtC1、第二次時(shí)間ΔtC2.E.記錄下與光電門(mén)D相連的光電計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間：ΔtD.mAmBd1d2ΔtC1ΔtC2ΔtD100g300g1.00cm1.00cm2.500ms4.900ms5.100ms(1)碰撞前A的速度大小v0＝4.00m/s，碰撞后A的速度大小v1＝m/s.

(2)碰撞前后A的動(dòng)量變化量大小Δp＝kg·m/s.

(3)碰撞后B的速度大小v2＝1.96m/s.(4)碰撞前后B的動(dòng)量變化量大小Δp'＝0.588kg·m/s.(5)本實(shí)驗(yàn)的相