考點33實驗：驗證動量守恒定律（核心考點精講精練）1.5年真題考點分布實驗：驗證動量守恒定律2023·遼寧甲卷·T112022·全國甲卷·T232022·天冿卷·T92022·重慶卷·T122022·浙江卷1月·T182.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】近幾年高考主要考查：氣墊導軌上滑塊碰撞、斜槽末端小球碰撞等驗證動量守恒定律【備考策略】1.理解動量守恒定律成立的條件，會利用不同案例驗證動量守恒定律.2.知道在不同實驗案例中要測量的物理量，會進行數(shù)據(jù)處理及誤差分析．【命題預測】要注意驗證動量守恒定律的拓展實驗實驗原理：在一維碰撞中，測出物體的質量m和碰撞前后物體的速度v、v'，確定碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量p'＝m1v1'＋m2v2'，驗證碰撞前后動量是否守恒。注意事項：1.前提條件：碰撞的兩物體應保證“水平”和“正碰”。2.方案提醒（1）若利用氣墊導軌進行驗證，給滑塊的初速度應沿著導軌的方向。（2）若利用兩小車相碰進行驗證，要注意平衡摩擦力。（3）若利用平拋運動規(guī)律進行驗證，安裝實驗裝置時，應注意調整斜槽，使斜槽末端水平，且選質量較大的小球為入射小球。3．誤差分析(1)系統(tǒng)誤差①碰撞是否為一維碰撞，是產(chǎn)生誤差的一個原因，設計實驗方案時應保證碰撞為一維碰撞。②碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影響是帶來誤差的又一個原因，實驗中要合理控制實驗條件，避免除碰撞時相互作用力外的其他力影響物體速度。(2)偶然誤差：測量和讀數(shù)的準確性帶來的誤差，實驗中應規(guī)范測量和讀數(shù)，同時增加測量次數(shù)，取平均值，盡量減少偶然誤差的影響。4．注意事項(1)保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動。(2)若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時注意應利用水平儀確保導軌水平。(3)利用平拋運動進行實驗，斜槽末端必須水平，且小球每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下；入射小球質量要大于被碰小球質量?？枷?研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒1.實驗操作（1）測質量：用天平測出滑塊質量。（2）安裝：正確安裝好氣墊導軌。（3）實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度（①改變滑塊的質量；②改變滑塊的初速度大小和方向）。2.數(shù)據(jù)處理（1）滑塊的速度：v＝ΔxΔt，式中Δx為滑塊擋光片的寬度，（2）驗證的表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1'＋m2v2'。（2022·重慶·高考真題）如圖為某小組探究兩滑塊碰撞前后的動量變化規(guī)律所用的實驗裝置示意圖。帶刻度尺的氣墊導軌右支點固定，左支點高度可調，裝置上方固定一具有計時功能的攝像機。（1）要測量滑塊的動量，除了前述實驗器材外，還必需的實驗器材是。（2）為減小重力對實驗的影響，開動氣泵后，調節(jié)氣墊導軌的左支點，使輕推后的滑塊能在氣墊導軌上近似做運動。（3）測得滑塊B的質量為，兩滑塊碰撞前后位置x隨時間t的變化圖像如圖所示，其中①為滑塊B碰前的圖線。取滑塊A碰前的運動方向為正方向，由圖中數(shù)據(jù)可得滑塊B碰前的動量為（保留2位有效數(shù)字），滑塊A碰后的圖線為（選填“②”“③”“④”）。（2023·全國·三模）在用氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”實驗時，左側滑塊質量為，右側滑塊質量為，擋光片寬度為d，兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細線連接兩滑塊讓它們保持靜止，如圖1所示。燒斷細線后，兩滑塊分別向左、右方向運動。擋光片通過光電門的時間分別為，。取向右為正方向（1）則燒斷細線前兩滑塊的總動量。（2）燒斷細線后兩滑塊的總動量。用題中所給字母表示（3）用游標卡尺測量擋光片的寬度d，示數(shù)如圖2所示，則cm。（4）若，，，，則代入上述表達式，得。結果保留1位有效數(shù)字（5）為了研究碰撞過程中動量是否守恒，該小組同學改進了實驗裝置。在兩個滑塊之間連了一根彈性繩，將小車放置在氣墊導軌上，拉伸彈性繩到適當遠的距離后靜止釋放。小車就在彈力的作用下相向運動，用這個較長的運動過程來模擬碰撞的短暫作用。這就解決了碰撞過程很短暫，難以捕捉和測量的難題。利用視頻追蹤軟件Tracker進行數(shù)據(jù)處理，自動繪制小車運動過程中的動量一時間圖像如圖3所示。從圖中我們得出的結論為?？枷?利用兩輛小車完成一維碰撞實驗1.實驗操作（1）測質量：用天平測出兩小車的質量。（2）安裝：將打點計時器固定在光滑長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。（3）實驗：小車B靜止，接通電源，讓小車A運動，碰撞時撞針插入橡皮泥中，兩小車連接成一個整體運動。（①改變小車A的初速度；②改變兩小車的質量）2.數(shù)據(jù)處理（1）小車的速度：通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間，由v＝Δx（2）驗證的表達式：m1v1＝（m1＋m2）v2。（2022·全國·統(tǒng)考高考真題）利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質量為的滑塊A與質量為的靜止滑塊B在水平氣墊導軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小和，進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空：（1）調節(jié)導軌水平；（2）測得兩滑塊的質量分別為和。要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應選取質量為kg的滑塊作為A；（3）調節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離與B的右端到右邊擋板的距離相等；（4）使A以一定的初速度沿氣墊導軌運動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間和；（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復步驟（4）。多次測量的結果如下表所示；123450.490.671.011.221.390.150.210.330.400.460.310.330.330.33（6）表中的（保留2位有效數(shù)字）；（7）的平均值為；（保留2位有效數(shù)字）（8）理論研究表明，對本實驗的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則的理論表達式為（用和表示），本實驗中其值為（保留2位有效數(shù)字），若該值與（7）中結果間的差別在允許范圍內(nèi)，則可認為滑塊A與滑塊B在導軌上的碰撞為彈性碰撞。（2023·湖南長沙·長郡中學校考模擬預測）某興趣小組的同學利用身邊的實驗器材，完成驗證動量守恒定律實驗．身邊的實驗器材有：刻度尺、天平、打點計時器（一套）、裝有厚厚一層松軟細沙的小車（以下簡稱“小車”）、鐵塊、一端帶有豎直擋板的長木板、木塊、紙帶．實驗步驟如下：第1步：把長木板帶有豎直擋板的一端固定在水平桌面上，把木塊墊在木板左端下方，制成一個斜面，并將實驗器材按如圖所示方式安裝好；把小車放到木板上，將穿過打點計時器的紙帶與小車連接．通過左右調整木塊位置，直至給小車一個沿木板向下的初速度，小車所連紙帶上打出的點間隔均勻為止．第2步：把小車放到木板上靠近打點計時器的一端，給小車一個沿木板向下的初速度，經(jīng)過一段時間后把鐵塊輕輕放到小車里的細沙上．第3步：取下紙帶，測量紙帶上點跡均勻的兩部分連續(xù)5個點的距離x1和x2，且．第4步：重復第2步和第3步，記錄x1和x2。請回答下列問題．（1）鐵塊輕輕放到小車里的細沙上發(fā)生在相鄰的兩個點之間．（填紙帶上計數(shù)點字母符號）（2）在坐標紙上，以x1和x2分別為縱、橫軸，把記錄的數(shù)據(jù)在坐標紙上描點連線，得到一條斜率為k的過原點的直線．只需滿足鐵塊與小車（含細沙）的質量的比值為，就能驗證小車和鐵塊沿水平方向的動量守恒．（3）若鐵塊從一定高度處做自由落體運動落到小車上的細沙里，小車勻速運動時的動量（選填“大于”“小于”或“等于”）鐵塊落到細沙里后鐵塊和小車的總動量．考向3利用斜槽滾球驗證動量守恒定律1.實驗操作（1）測質量：用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球。（2）安裝：按照如圖所示安裝實驗裝置。調整固定斜槽使斜槽底端水平。（3）鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好。記下重垂線所指的位置O。（4）單球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復10次。用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心P就是小球落點的平均位置。（5）碰撞找點：把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復實驗10次。用步驟（4）的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N，如圖所示。改變?nèi)肷湫∏虻尼尫鸥叨?，重復實驗?.數(shù)據(jù)處理（1）小球的水平射程：連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度。（2）驗證的表達式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。（2022·天津·高考真題）某同學驗證兩個小球在斜槽末端碰撞時的動量守恒，實驗裝置如圖所示。A、B為兩個直徑相同的小球。實驗時，不放B，讓A從固定的斜槽上E點自由滾下，在水平面上得到一個落點位置；將B放置在斜槽末端，讓A再次從斜槽上E點自由滾下，與B發(fā)生正碰，在水平面上又得到兩個落點位置。三個落點位置標記為M、N、P。（1）為了確認兩個小球的直徑相同，該同學用10分度的游標卡尺對它們的直徑進行了測量，某次測量的結果如下圖所示，其讀數(shù)為。（2）下列關于實驗的要求哪個是正確的。A．斜槽的末端必須是水平的

B．斜槽的軌道必須是光滑的C．必須測出斜槽末端的高度

D．A、B的質量必須相同（3）如果該同學實驗操作正確且碰撞可視為彈性碰撞，A、B碰后在水平面上的落點位置分別為、。（填落點位置的標記字母）（2023·遼寧·朝陽市第一高級中學校聯(lián)考二模）如圖所示，某實驗小組用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球碰撞前后的動量關系。圖中的O點為小球拋出點在記錄紙上的垂直投影。實驗時，先使1球多次從斜軌上某位置S由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P。然后，把半徑相同的2球靜置于水平軌道的末端，再將1球從斜軌上位置S靜止釋放，與2球相碰后兩球均落在水平地面上，多次重復上述1球與2球相碰的過程，分別找到碰后1球和2球落點的平均位置M和N。用刻度尺測量出水平射程OM、OP、ON。測得1球的質量為，B球的質量為。（1）關于本實驗，必須滿足的條件是。A．斜槽軌道必須光滑以減少實驗誤差

B．斜槽軌道末端的切線必須水平C．入射球和被碰球的質量必須相等

D．入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放（2）本實驗通過測量小球做平拋運動的水平射程來代替小球碰撞前后的速度，可行的依據(jù)是。A．運動過程中，小球的機械能保持不變B．平拋運動的下落高度一定，運動時間相同，水平射程與速度大小成正比（3）當滿足表達式時，即說明兩球碰撞中動量守恒。（用所測物理量表示）（4）若僅改變小球1和小球2的材質，兩球碰撞時不僅得到（3）的結論，即碰撞遵守動量守恒定律，而且滿足機械能守恒定律，則根據(jù)上述信息可以推斷。A．不可能超過2

B．可能超過3C．MN與OP大小關系不確定

D．MN與OP大小關系確定，且考向4利用擺長相等的擺球完成實驗[實驗器材]帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、刻度尺、量角器、坐標紙、膠布等。[實驗步驟]1．用天平測出兩個等大小球的質量m1、m2。2．把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來。3．一個小球靜止，拉起另一個小球，放下后它們相碰。4．測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度。5．改變碰撞條件，重復實驗。[數(shù)據(jù)處理]1．擺球速度的測量：v＝eq\r(2gh)，式中h為小球釋放時(或碰撞后擺起)的高度，h可用刻度尺測量(也可由量角器和擺長測算得出)。2．驗證的表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。（2023·江西南昌·南昌市八一中學校考三模）某小組用如圖所示的裝置來“驗證動量守恒定律”。實驗步驟如下：①不放球乙，質量為m甲的鋼球甲用細線懸掛于A點，在甲球釋放前細線伸直，且與豎直方向的夾角為，將甲由靜止釋放向下擺動，當細線豎直時被刀片瞬間割斷，測得甲平拋運動的落地點為M；②質量為m乙的鋼球乙放在A點正下方的豎直立柱上，乙球球心在地面投影為O，讓甲球從同一位置由靜止釋放運動到最低點時恰好與乙球發(fā)生正碰，細線被刀片瞬間割斷，測得甲乙碰撞后平拋運動的落點分別為N、P；③用刻度尺測出OM、ON、OP對應的長度分別為L1、L2、L3.已知重力加速度為g，兩球均可視為質點，細線被割斷時甲無能量損失，不計空氣的阻力，規(guī)定水平向右為正方向。（1）由題可知，兩球的質量關系滿足m甲m乙（選填“>”“=”或“<”）；（2）寫出能驗證兩球碰撞動量守恒的表達式；（3）寫出能驗證兩球發(fā)生彈性碰撞的表達式：（用L1、L2、L3表示）（2023·青海西寧·統(tǒng)考二模）采用下圖所示的裝置驗證動量守恒定律。將兩個小球用細線懸掛起來，靜止時兩球相切，球心等高，兩細線恰好豎直。保持細線伸直，將A球向左拉起，由靜止開始釋放，兩球碰撞后，測出A球被反彈向左擺動。則：（1）兩球質量關系為mAmB；（選填“>”、“<”或“=”）（2）取兩球靜止時球心處為參考面，測出A球向左拉起的最大高度h1；兩球碰撞后，測出A球與B球第一次彈起分別能達到的最大高度h2和h3。本實驗中能驗證碰撞前后動量守恒的表達式為：（用上述物理量表示）；（3）實驗中所需要的測量儀器有：、；（4）下列做法中對上面的驗證動量守恒表達式有影響的是。A．起始小球在最低處靜止時，細線長度略有不等，但兩球心等高B．起始小球在最低處靜止時，兩細線上端系在同一點上C．A球開始釋放時有一定的初速度D．兩球碰撞過程中有機械能損失E．B球擺到最高點的位置記錄不準確【基礎過關】1．（2023·河北衡水·河北衡水中學?？寄M預測）某同學欲通過實驗驗證兩物體碰撞過程中動量是否守恒。實驗室提供器材如下：氣墊導軌、一個側邊粘有橡皮泥的滑塊總質量為、一個帶撞針的滑塊總質量為、天平、兩個壓力傳感器及配件、兩個相同的輕質彈簧。實驗裝置示意圖如圖所示：實驗步驟：①按圖安裝好實驗裝置，注意將壓力傳感器固定在氣墊導軌上并且輕質彈簧連接在傳感器上。②打開氣泵給氣墊導軌充氣，將質量為的滑塊靜置在氣墊導軌的左側，將質量為的滑塊向右水平推，使連接在右側壓力傳感器上的彈簧壓縮一些，然后將滑塊由靜止釋放，兩滑塊碰撞后一起向左運動，并擠壓連接在左側壓力傳感器的彈簧。③讀取左右壓力傳感器示數(shù)的最大值、。（1）實驗開始前，為了保證動量守恒的條件，需要將氣墊導軌調整為。（2）已知彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧具有的彈性勢能（其中k、x分別為彈簧的勁度系數(shù)和形變量），碰撞前系統(tǒng)的動量p＝。（3）實驗要驗證動量守恒的表達式為。2．（2023·廣東廣州·統(tǒng)考模擬預測）利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖甲所示。實驗步驟如下：①將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1m②將氣墊導軌右端調節(jié)高些，以平衡摩擦力③用游標卡尺測量擋光條的寬度d④用刻度尺測出兩光電門A、B中心之間的距離s⑤用天平測出滑塊和擋光條的總質量M、托盤和砝碼的總質量m⑥接通氣源，將滑塊移至光電門A右側某處，待托盤和砝碼靜止不動時，釋放滑塊，且要求托盤和砝碼落地前擋光條已通過光電門B⑦從數(shù)字計時器（圖中未畫出）上分別測得擋光條通過光電門A和光電門B擋光所用的時間和⑧用公式計算出系統(tǒng)重力勢能減少量，用公式計算出系統(tǒng)動能的增加量，通過比較和是否相等，就能驗證該過程系統(tǒng)機械能是否守恒。上述實驗步驟②有錯，應改為；實驗步驟⑧中表達式有錯，應改為；多次測量發(fā)現(xiàn)總是略小于，原因可能是。3．（2023·陜西商洛·鎮(zhèn)安中學校考模擬預測）某同學打算在家中利用能找到的器材研究動量定理，如圖甲所示，將小球從豎直平面內(nèi)的固定刻度尺旁邊由靜止釋放，用手機連拍功能拍攝小球自由下落的過程，如圖乙所示，各時刻小球的位置與小球初始位置1的距離分別為、、、、，已知手機連拍頻率為f，當?shù)氐闹亓铀俣葹間。（1）小球在位置3時的瞬時速度為（用題中所給物理量符號表示）。（2）取小球在位置2~5的過程研究，則驗證動量定理的表達式為（用題中所給物理量符號表示）。（3）若實驗過程中發(fā)現(xiàn)小球所受重力的沖量大于動量的增加量，產(chǎn)生此問題的原因可能是。4．（2023·廣東深圳·深圳市高級中學?？既＃┤鐖D1所示，某課外探究小組利用氣墊導軌做“驗證動量守恒定律”實驗。滑塊A和滑塊B的質量（包括遮光條）分別為：、。實驗中彈射裝置每次給滑塊A的初速度均相同，滑塊B初始處于靜止狀態(tài)。滑塊A的遮光條兩次通過光電門1的擋光時間分別為、，滑塊B的遮光條通過光電門2的擋光時間為。（1）打開氣泵，先取走滑塊B，待氣流穩(wěn)定后將滑塊A從氣墊導軌右側彈出，測得光電門1的時間大于光電門2的時間，為使實驗結果準確，后續(xù)的操作是()A．調高右側底座旋鈕

B．調高左側底座旋鈕C．將光電門1向左側移動

D．將光電門2向右側移動（2）如圖2所示，用游標卡尺測量遮光條的寬度d，其讀數(shù)為；（3）經(jīng)測量滑塊A、B上的遮光條寬度相同，則驗證動量守恒的表達式為：（用、、、、表示）；（4）小明同學改變實驗設計繼續(xù)驗證動量守恒定律，他在滑塊B的右端加上橡皮泥，兩滑塊每次相碰后會粘在一起運動。多次改變滑塊B的質量，記錄下滑塊B的遮光條每次通過光電門的擋光時間，在方格紙上作出圖像。2002102202302409.39.69.810.110.45．（2023秋·安徽合肥·高三校聯(lián)考期末）利用圖（a）所示的裝置驗證動量守恒定律。在圖（a）中，氣墊導軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側帶有一彈簧片，左側與穿過打點計時器的紙帶相連；滑塊B左側也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器（未完全畫出）可以記錄遮光片通過光電門的時間。實驗測得滑塊A質量，滑塊B質量，遮光片寬度；打點計時器所用的交流電的頻率為。將光電門固定在滑塊B的右側，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰；碰后光電計時器顯示的時間為，碰撞前后打出的紙帶如圖（b）所示。（1）碰撞后A的動量為；（2）撞后A、B組成的系統(tǒng)總動量為；（以上結果均保留兩位小數(shù)）（3）在誤差允許范圍內(nèi)A、B組成的系統(tǒng)動量是否守恒？（填“是”或“否”）6．（2023·廣東·一模）為了驗證碰撞中的動量守恒定律和檢驗兩個小球的碰撞過程中的機械能損失情況，某同學選取了兩個體積相同、質量相差比較大的小球，按下述步驟做了實驗：①用天平測出兩小球的質量（分別為m1和m2）。②先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點位置。③按圖示安裝好實驗器材，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，將一斜面BC連接在斜槽末端。④用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離。圖中D、E、F點是該同學記下小球在斜面上的落點位置，到B點的距離分別為LD、LE、LF。⑤將小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2在斜面上的落點位置。（1）以上實驗步驟順序是，且m1與m2的質量關系是。（2）在不放小球m2時，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點在圖中的點，把小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，碰后小球m1的落點在圖中的點。（3）若碰撞過程中，動量和機械能均守恒，不計空氣阻力，則下列表達式中正確的有。A．m1LF＝m1LD＋m2LEB．m1LE2＝m1LD2＋m2LF2C．m1LE＝m1LD＋m2LFD．LE＝LF－LD7．（2023秋·湖北·高三校聯(lián)考期末）某同學設計了一個如圖所示的實驗裝置驗證動量守恒定律。小球A底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條，用懸線懸掛在O點，光電門固定在O點正下方鐵架臺的托桿上，小球B放在豎直支撐桿上，桿下方懸掛一重錘，小球A（包含遮光條）和B的質量用天平測出分別為mA、mB，拉起小球A一定角度后釋放，兩小球碰撞前瞬間，遮光條剛好通過光電門，碰后小球B做平拋運動而落地，小球A反彈右擺一定角度，計時器的兩次示數(shù)分別為t1、t2，測量O點到球心的距離為L，小球B離地面的高度為?，小球B平拋的水平位移為x。（1）關于實驗過程中的注意事項，下列說法正確的是。A．要使小球A和小球B發(fā)生對心碰撞B．小球A的質量要大于小球B的質量C．應使小球A由靜止釋放（2）某次測量實驗中，該同學測量數(shù)據(jù)如下：d=0.5cm，L=0.5cm，?=0.45cm，x=0.30cm，t1=0.0025s，t2=0.0050s，重力加速度g取10m/s2，若小球A（包含遮光條）與小球B的質量之比為mA：mB=，則動量守恒定律得到驗證，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得知小球A和小球B發(fā)生的碰撞是碰撞（“彈性”或“非彈性”）。8．（2023·河北邯鄲·統(tǒng)考二模）如圖所示是驗證動量守恒定律、動量定理的實驗裝置，氣墊導軌上安裝了1、2兩個光電門，兩滑塊上均固定一相同的豎直遮光條。（1）實驗前，接通氣源后，在導軌上輕放一個滑塊，給滑塊一初速度，使它從導軌左端向右運動，發(fā)現(xiàn)說明導軌已調平。（2）測出滑塊和遮光條的總質量為，滑塊和遮光條的總質量為，遮光條的寬度用表示。將滑塊靜置于兩光電門之間，將滑塊靜置于光電門2右側，推動，使其獲得水平向左的速度，經(jīng)過光電門2并與發(fā)生碰撞且被彈回，再次經(jīng)過光電門2.光電門2先后記錄的擋光時間為、，光電門1記錄的擋光時間為，若兩滑塊碰撞過程動量守恒，則必須滿足的關系式為。（3）若滑塊、之間的碰撞為彈性碰撞，則關系式成立。A．

B．C．

D．（4）現(xiàn)將裝置改為用細線連接滑塊和掛鉤（掛著槽碼，質量為，），拿走滑塊，打開氣泵，將滑塊輕放到光電門2的右側，并用手托住槽碼，調節(jié)滑輪高度，讓細線與導軌平行；松開托住槽碼的手，數(shù)字計時器記錄下遮光條通過光電門1、2的時間分別為、以及這兩次開始遮光的時間；分別計算出實驗中的沖量和動量的變化量，為了探究動量定理，應探究關系式是否成立。（5）為減小實驗誤差，以下操作可行的是。A．選用質量更大的槽碼B．計算動量的變化量時，應這樣計算：C．用拉力傳感器測出細線的拉力，用其示數(shù)與的乘積作為沖量【能力提升】9．（2023·黑龍江大慶·統(tǒng)考三模）某實驗小組同學研究兩個小球在軌道末端碰撞前后的動量關系，實驗裝置如圖所示，斜槽與水平槽圓滑連接。安裝好實驗裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，記下重錘線所指的位置O。（1）關于本實驗，下列說法正確的是A．小球1的質量必須小于小球2的質量且兩小球半徑必須相同B．斜槽越粗糙，實驗誤差就會越大C．斜槽末端的切線必須水平，即小球2放在斜槽末端處，應恰好能靜止D．實驗時，小球1每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放（2）步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上，重復多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置P；步驟2：把小球2輕放在斜槽末端邊緣位置B，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，與小球2發(fā)生碰撞；重復多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置M、N；步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度。①上述實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量小球1和小球2的質量和；②若測得落點M、P、N到O點距離：、、，并知小球1、2的質量比為，則系統(tǒng)碰撞前總動量與碰撞后總動量p的百分誤差%（結果保留一位有效數(shù)字）。（3）完成上述實驗后，小組成員查閱資料得知，恢復系數(shù)能表征碰撞過程中能量的損失情況，恢復系數(shù)等于碰撞后兩物體相對速度與碰撞前兩物體相對速度大小之比。請用OM、OP、ON表示本實驗中測得的恢復系數(shù)。10．（2023·遼寧葫蘆島·統(tǒng)考二模）某同學利用如圖裝置驗證碰撞中的動量守恒定律，裝置中桌面水平，一端固定了一彈簧槍，斜面緊貼桌面，且斜面的最高點恰好與桌面相平，該同學選了兩個體積相同的鋼質小球，實驗步驟如下：①用天平測出兩小球的質量分別為m1和m2；②先不放小球m2，把小球m1裝入固定好的彈簧槍后釋放，記下小球在斜面上的落點位置，小球每次放入彈簧槍中彈簧的壓縮量均相同；③將小球m2放在斜面最高點處，把小球m1裝入固定好的彈簧槍后釋放，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2在斜面上的落點位置，小球碰撞視為彈性碰撞；④用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜面最高點的距離，圖中A、B、C點是該同學記下小球在斜面的落點位置，到斜面最高點的距離分別為x1、x2、x3。（1）選擇的水平桌面是否需要一定光滑，（選填“是”或“否”），所選小球的質量關系是：m1要（選填“大于”“小于”或“等于”）m2；（2）實驗中若滿足關系式（用實驗中已經(jīng)測得的量表示），說明該碰撞過程滿足動量守恒定律。（3）從實驗結果看動量守恒的等式可能是近似等于，請你指出一條近似等于的理由。11．（2023·河北·校聯(lián)考三模）實驗小組采用如圖所示的裝置進行了彈性碰撞的實驗驗證。a.在木板表面先后釘上白紙和復印紙，并將木板緊貼槽口豎直放置，使小球A從斜槽軌道上某固定點C由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；b.將木板向右平移適當?shù)木嚯x固定，再使小球A從原固定點C由靜止釋放，撞到木板上留下痕跡；c.把半徑相同的小球B（質量小于小球A）靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓小球A仍從原固定點C由靜止釋放，與小球B相碰后，兩球撞在木板上留下痕跡；d.M、P、N三點為球撞到木板上留下的痕跡，用刻度尺測量紙上O點到M、P、N三點的距離分別為。已知放小球B之前，小球A落在圖中的P點，則小球A和B發(fā)生碰撞后，球A的落點是圖中的點，球B的落點是圖中的點。若兩球發(fā)生的是彈性碰撞，應滿足的表達式為。12．（2023·山東·模擬預測）某實驗小組用如圖所示的實驗裝置來驗證動量守恒定律，光電門1、2與數(shù)字計時器相連并固定在氣墊導軌上，兩個滑塊A、B（包含擋光片）質量分別為、。（1）在調節(jié)裝置時，啟動充氣機，經(jīng)過調整后，將滑塊A輕放在氣墊導軌上任何位置都能，則氣墊導軌已調至水平。（2）本實驗（“需要”或“不需要”）測量遮光條的寬度。（3）兩滑塊A、B從光電門1、2的外側勻速相向運動，在兩光電門中間發(fā)生碰撞，運動到氣墊導軌一端時立刻被鎖定。實驗中光電門1記錄擋光時間為，光電門2記錄三次擋光時間依次為、、。已知兩滑塊上的遮光片寬度相同，若滑塊A和B在碰撞的過程中動量守恒，則應該滿足的表達式為（用已知物理量和測量的物理量的字母表示）。13．（2023·江蘇·模擬預測）某同學用如圖甲所示的實驗裝置來驗證動量守恒定律，實驗中先讓小球a從斜槽軌道上某點由靜止?jié)L下落在水平地面上，反復多次試驗記錄落點位置。然后再將小球b放在斜槽末端，讓小球a從斜槽上由靜止?jié)L下與小球b相碰后兩球分別落在水平地面上，反復多次實驗記錄落點位置。已知斜槽末端的豎直高度H=45.00cm，ma=0.2kg，mb=0.1kg，重力加速度g=10m/s2，空氣阻力不計，小球落地點距離O點（斜槽末端正下方）的距離如乙圖所示。回答下列問題：（1）關于該實驗不必要的條件是；A．斜槽末端必修保持水平B．a(chǎn)、b兩球的半徑必須相等C．a(chǎn)、b兩球的密度必須相等D．a(chǎn)球每次下落的起點位置必須相同（2）本實驗探究水平動量守恒的表達式可以表示為（用ma、mb、OA、OB、OC表示）；（3）碰撞后小球b的水平動量為（保留兩位有效數(shù)字）；（4）若實驗相對誤差絕對值即可認為系統(tǒng)動量守恒，則本次實驗中兩球的水平動量（選填“守恒”或“不守恒”）；（5）若實驗中小球每次落到水平面上的落點不完全相同，可以用當做平均落地點位置。14．（2023·全國·校聯(lián)考模擬預測）某學習小組利用如圖甲所示的裝置“驗證動量守恒定律”．操作如下：①將小球P用輕質細線懸掛于O點，測出小球P的直徑D，擺線長；②將與小球P相同大小的小球Q放在離地面高度為H的水平桌面邊緣；③將小球P拉至懸線與豎直線夾角為處，由靜止釋放后擺到最低點時恰與小球Q發(fā)生碰撞，碰撞后小球P把輕質指示針（圖中未畫出）推移到與豎直線夾角為處，小球Q水平拋出后落到地面上，測出小球Q的水平位移s．（1）用螺旋測微器測量小球P的直徑如圖乙所示，其直徑．（2）已知當?shù)刂亓铀俣却笮間，碰后小球Q的速度大?。ㄓ胹、g、H表示）（3）多次實驗，學習小組發(fā)現(xiàn)該碰撞過程中不僅動量守恒，機械能也守恒．若，作出的關系圖線，則該直線斜率的理論值應為．15．（2023秋·河北保定·高三統(tǒng)考期末）某同學利用如圖裝置驗證動量守恒定律。氣墊導軌上裝有兩個光電計時器和。將滑塊（帶有遮光片）和靜置在導軌上，按照如下步驟進行實驗：①測量滑塊（含遮光片）、的質量，分別記為、。②用游標卡尺測量遮光片的寬度。③調整氣墊導軌，使其保持水平狀態(tài)，并把滑塊、放置在導軌上合適的位置。④給滑塊一個向右的初速度，通過光電計時器后與靜止的滑塊發(fā)生碰撞，碰后、一起向右運動并通過光電計時器。⑤待、完全通過光電計時器后用手按住兩物塊。⑥記錄遮光片通過光電計時器、的時間，分別記為、。請完成下列問題：（1）指出上述實驗步驟中沒有必要的操作（填步驟前面的序號）；（2）在誤差允許范圍內(nèi)，若表達式（利用題中涉及到的所測物理量表示）成立，可驗證、碰撞過程中動量守恒。16．（2023·江蘇·模擬預測）2022年11月30日7時33分，翹盼已久的神舟十四號航天員乘組順利打開“家門”，熱情歡迎遠道而來的神舟十五號乘組親人入駐“天宮”。勝利會師的兩個航天員乘組，一起在中國人自己的“太空家園”里留下了一張載入史冊的太空合影（圖甲）。假設劉洋想在太空用如圖乙所示的裝置驗證碰撞中的動量守恒，粗糙導軌平放在實驗臺上，A、B兩滑塊上裝有相同的擋光板但寬度未知，兩靜止滑塊A、B被壓縮的彈簧彈開后，左側A滑塊通過左側的光電計時器，記錄擋光時間為t1，右側B滑塊通過右側的光電計時器，記錄擋光時間為t2，A、B質量未知。（1）假如航天員在A、B兩滑塊中間夾了一個質量不計的壓力傳感器，現(xiàn)給B滑塊一個恒力，如圖丙所示，此時壓力傳感器示數(shù)為N1，將A、B對換位置，給A施加相同的恒力，壓力傳感器示數(shù)為N2，據(jù)此可知A、B兩滑塊的質量之比mA:mB=（用N1、N2表示）。（2）關于在天宮二號中驗證碰撞中的動量守恒的實驗，下列說法正確的是；A．需要測出擋光板寬度dB．可以用天平測出A、B物塊的質量C．驗證動量守恒，不需要先平衡摩擦力D．通過題干條件和步驟（1）無法估算出彈簧的彈性勢能（3）寫出驗證滑塊A、B動量守恒的表達式（用N1、N2、t1、t2表示）。17．（2023·貴州黔東南·凱里一中?？既＃┠硨嶒炐〗M用氣墊導軌“驗證動量守恒定律”，實驗器材主要有：光電門、氣墊導軌和氣源、固定有短彈簧片的滑塊（滑塊上固定有相同的遮光條）。實驗裝置如圖所示。請完成下列問題：（1）調整氣墊導軌的兩邊的高度，開啟氣泵，將滑塊輕輕地放置在氣墊導軌上，滑塊均能保持靜止。這樣做的目的是：。（2）將帶有彈簧片的兩滑塊正對壓緊后，用細線固定，輕放到氣墊導軌上。（3）剪斷細線，兩滑塊被彈開后運動，記錄遮光條通過光電門的時間分別為和，改變壓緊彈簧片的程度，重復多次實驗得到數(shù)據(jù)如下表所示。實驗次數(shù)123439.2343.6544.4150.5431.6634.4235.9440.73（4）設滑塊1、2的質量分別為、，若兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒，應滿足的表達式為：（用題目中所給字母表示），實驗中測得滑塊1的質量，則滑塊2的質量為g。（結果保留兩位有效數(shù)字）（5）若氣墊導軌沒有調整水平，兩滑塊組成的系統(tǒng)總動量（填“增加”、“減少”或“不變”）