高考物理 一轮复习 实验16 验证动量守恒定律
高考物理一轮复习 实验十六 验证动量守恒定律习题详解课件 新人教版
的共同速度。
(2)小车 A 在碰撞前的速度
v0＝
BC 5T
＝105.5×0×0.0120－2
m/s＝1.050 m/s
小车 A 在碰撞前的动量
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5．解析：(1)从分析纸带上打点情况看，BC 段既表示小车做匀速
运动，又表示小车有较大速度，因此 BC 段能较准确地描述
小车 A 在碰撞前的运动情况，应选用 BC 段计算小车 A 的碰
前速度。从 CD 段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，
而在 DE 段小车运动稳定，故应选用 DE 段计算碰后 A 和 B
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2．解析：(1)使用打点计时器时应先接通电源，后放开滑块 1。
(2)作用前滑块 1 的速度 v1＝00..21 m/s＝2 m/s，其质量与速度
的乘积为 0.310×2 kg·m/s＝0.620 kg·m/s，作用后滑块 1 和滑
块 2 具有相同的速度 v＝00.1.1648 m/s＝1.2 m/s，其质量与速度
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4．解析：由图乙分析可知，速度较大的滑块与上面纸带相连， 速度小的滑块与下面纸带相连，碰撞前速度大的滑块动量大
小 p1＝m1v1＝a·st11＝a·5sT1 ＝a·s51f＝0.2abs1；同理，碰撞前速度 小的滑块动量大小为 p3＝0.2abs3；碰撞前总动量大小 p＝p1 －p3＝0.2ab(s1－s3)；碰后两滑块总动量 p′＝(m1＋m2)·v′ ＝0.4abs2。 答案：0.2abs3 0.2abs1 0.2ab(s1－s3) 0.4abs2(第 1、2 空答 案可互换)
高三物理一轮复习精品课件3：实验十六 验证动量守恒定律
12m1OtP2＝12m1OtM2＋12m2OtN2 即 m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2. p1＝m1·OtP p′1＝m1·OtM
A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放的高度h C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON
(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 __m__1·_O__M_＋__m__2_·O__N_＝__m__1·_O_P__[用(2)中测量的量表示]； 若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为 ___m_1_·_O_M__2＋__m__2_·O__N_2_＝__m_1_·_O_P_2__[用(2)中测量的量表示]． (4)经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，小球落地点的平均位 置距O点的距离如图所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1 与p′1，则p1∶p′1＝____1_4___∶11.若碰撞结束时m2的动量 为p′2，则p′1∶p′2＝11∶__2_._9____．
＝ΔΔxt 算出速度．
(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验． (6)验证：一维碰撞中的动量守恒．
方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 (1)用天平测出两小球的质量,并 选定质量大的小球为入射小球． (2)按照如图所示安装实验装置, 调整固定斜槽使斜槽底端水平． (3)白纸在下，复写纸在上，在适当位置铺放好．记下 重垂线所指的位置O. (4)不放被撞小球,让入射小球从斜槽上某固定高度处自 由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把所有的小 球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置．
高考一轮复习精品模型专题训练 验证动量守恒定律含答案( 高考)
验证动量守恒定律1．为了使“验证动量守恒定律”的实验成功，下列应注意的事项中正确的是（）A．两球相碰时，它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞B．入射小球始终从同一高度释放，然后选取其中水平射程最远的一点，作为小球落点的位置C．重复多次实验，用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点圈在里面，取圆内任一点作为落点的平均位置D改变入射球的释放高度，并多次释放测出各次的水平位移，求出其平均值后再代入守恒式进行验证【答案】 A2.在“验证动量守恒定律”的实验中，让质量为m1的小球从斜槽轨道上某处自由滚下，与静止在轨道末端的质量为m2的小球发生对心碰撞，如图所示.某位同学认为实验中有如下事项，你认为其中正确的是______.A.轨道末端必须调整到水平B.实验中必须测量斜槽末端离地面的高度C.实验中必须测量两个小球的直径D.N点为m1落地点的位置【答案】A3.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轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒.（1）该同学还必须用的实验器材是. （2）需直接测量的数是.（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是. 【答案】（1）天平、刻度尺、重垂线（2）两木块的质量为m1、m2，两木块的水平射程x1、x2（3）m1x1=m2x24.某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中PQ是斜槽，QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹.重复上述操作10次，得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点.B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐.（1）碰撞后B球的水平射程应取为cm;(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答.（填选项号）A.水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B.A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C.测量A球或B球的直径D.测量A球和B球的质量（或两球质量之比）E.测量O点相对于水平槽面的高度（3）实验中，对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，两球相碰后，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，轨道对被碰小球的阻力越小【答案】（1）65.7(65.565.9均可) （2）A、B、D （3）C5.气垫导轨是一种常用的实验仪器.它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；b.调整气垫导轨，使导轨处于水平；c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d.用刻度尺测出滑块A的左端至挡板C的距离L1；e.按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2.（1）实验中还应测量的物理量是；（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是.上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是（回答两点即可）.（3）利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式.如不能，请说明理由.6、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 两摆球均很小，质量之比为1∶2.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，且最大摆角为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m A、m B，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(1-cos45°), ①12m v=m B gh1. ②2B B设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p1、p2.有p1=m B v B.③7.如图所示, 在“验证动量守恒定律”实验中, P为入射球A未与被碰球B碰撞时的落点, M为它与B球碰后的落点, N为B球的落点, 这个实验对小球质量MA和MB的要求是MA________MB(填“＞”、“＝”或“＜”). 为了能用OP长度表示球A的初速度, OM和O′N长度分别表示球A与球B的末速度, 则必须做到________, 用图中标出的符号和测出的数据列出验证动量守恒的表达式为________.解析: 为保证A碰后速度仍向右, MA＞MB; A、B碰后均为平抛运动, 由s＝v·t, 只有t相同, s 才能表示v, 所以A、B球心碰前必在同一水平线上.答案: ＞碰前A、B两球心等高MA·OP＝MA·OM＋MB·O′N8. 如图所示, 在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车, 甲车系一穿过打点计时器的纸带, 当甲车获得某一向右速度时, 随即启动打点计时器, 甲车运动一段距离后, 与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动. 纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图14－2－6所示. 电源频率为50 Hz, 则碰撞前甲车运动速度大小为________m/s, 甲、乙两车碰撞后的速度大小为________m/s, 该碰撞属于________碰撞.解析: 碰撞前后都是匀速直线运动, 利用公式v＝v求得碰撞前后的速度. 碰前甲的速度为v1＝1.2 cm/0.02 s＝0.6 m/s, 碰后共同速度为v2＝0.78 cm/0.02 s＝0.39 m/s.由于碰后两车成为一个整体, 所以其碰撞为完全非弹性碰撞.答案: 0.600.39完全非弹性9.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轻质弹簧, 如图所示, 将这一系统置于光滑的水平桌面上, 烧断细线, 观察物体的运动情况, 进行必要的测量, 验证物体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: 烧断细线后两木块在弹力作用下向相反的方向运动, 两木块离开桌面后分别做平抛运动. 由平抛运动规律知, 两木块在水平方向为匀速运动, 且运动时间相同, 同时落地, 两者水平位移分别为s1＝v1t1, s2＝v2t2, 又t1＝t2, 若要验证m1v1＝m2v2, 只需验证m1s1＝m2s2.因此, 需要用刻度尺分别测出两者落地点到桌子两侧边的水平距离s1、s2, 用天平测两者的质量m1、m2.答案: (1)刻度尺、天平(2)两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2(3)m1s1＝m2s210. 为了验证动量守恒定律, 在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块, 每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连, 两个打点计时器所用电源的频率均为 B.气垫导轨正常工作后, 接通两个打点计时器的电源, 并让两滑块以不同的速度相向运动, 两滑块相碰后粘在一起继续运动. 图乙为某次实验打出的、点迹清晰的两条纸带各自的一部分, 在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带, 用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位, 那么, 碰撞前两滑块的动量大小分别为________、________, 两滑块的总动量大小为________; 碰撞后的两滑块的总动量大小为________. 重复上述实验, 多做几次. 若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等, 则动量守恒定律得到验证.解析: 动量p＝mv, 根据v＝s/5T可知两滑块碰前的速度分别为v1＝0.2s1b、v2＝0.2s3b, 则碰前两滑块动量分别为0.2abs1和0.2abs3, 总动量大小为av1－av2＝0.2ab(s1－s3); 碰撞后两滑块的总动量大小为2av＝2as2/(5T)＝0.4abs2.答案: 0.2abs30.2abs1(第1、2空答案可互换)0.2ab(s1－s3)0. 4abs211. 某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验: 在小车A的前端粘有橡皮泥, 推动小车A使之做匀速运动, 然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体, 继续做匀速运动. 他设计的装置如图(a)所示. 在小车A后连着纸带, 电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz, 长木板下垫着小木片以平衡摩擦力.(1)若已测得打点的纸带如图14－2－9(b)所示, 并测得各计数点的间距(已标在图上). A 为运动的起点, 则应选________段来计算A 碰撞前的速度, 应选________段来计算A 和B 碰后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”).(2)已测得小车A 的质量m1＝0.4 kg, 小车B 的质量m2＝0.2 kg, 则碰前两小车的总动量大小为________kg·m/s, 碰后两小车的总动量大小为________kg·m/s.解析: (1)从分析纸带上打点情况看, BC 段既表示小车做匀速运动, 又表示小车有较大速度, 因此BC 段能较准确地描述小车A 在碰撞前的运动情况, 应选用BC 段计算A 的碰前速度. 从CD 段打点情况看, 小车的运动情况还没稳定, 而在DE 段小车做匀速运动, 故应选用DE 段计算碰后A 和B 的共同速度.(2)小车A 在碰撞前速度大小为v0＝BC 5T ＝10.50×10－25×0.02 m/s ＝1.050 m/s小车A 在碰撞前动量大小为p0＝mAv0＝0.4×1.050 kg·m/s ＝0.420 kg·m/s碰撞后A 、B 共同速度大小为v ＝DE 5T ＝6.95×10－25×0.02 m/s ＝0.695 m/s碰撞后A 、B 的总动量大小为p ＝(mA ＋mB)v ＝(0.2＋0.4)×0.695 kg·m/s ＝0.417 kg·m/s.答案: (1)BC DE (2)0.420 0.41712.如图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 点下方桌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 点离水平桌面的高度为a, B 点离水平桌面的高度为b, C 点与桌子边沿间的水平距离为c.此外,图14－2－10(1) 还需要测量的量是(2) __________________、________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动量变化, 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1的动量变化; 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碰撞前后的速度变化, 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的动量变化.(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程 2m1a －h ＝2m1b －h ＋m2c H ＋h答案: (1)弹性球1、2的质量m1、m2 立柱高h 桌面高H (2)2m1a －h ＝2m1b －h ＋m2c H ＋h13.为了证明碰撞中的动量守恒, 实验宜在气垫导轨上进行, 这样可以大大减小阻力, 使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动. 使实验的可靠性及准确度得以提高. 在某次实验中,A 、B 两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰, 用闪光照相机每隔0.4秒的时间拍摄一次照片, 每次拍摄时闪光的延续时间很短, 如图所示, 已知A 、B 之间的质量关系是mB ＝1.5mA, 拍摄共进行了4次, 第一次是在两滑块相撞之前, 以后的三次是在碰撞之后. A 原来处于静止状态, 设A 、B 滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10 cm 至105 cm 这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准), 试根据闪光照片求出:(1)A 、B 两滑块碰撞前后的速度各为多少？(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后动量是否守恒.解析: (1)由题意可知, 碰前: vA ＝0碰后: ⎩⎨⎧vA′＝ΔsA′Δt ＝0.30.4 m/s ＝0.75 m/s vB′＝ΔsB′Δt ＝0.20.4 m/s ＝0.5 m/s从发生碰撞到第二次拍摄照片, A 运动的时间是t1＝ΔsA″v′A ＝0.150.75 s ＝0.2 s 由此可知, 从拍摄第一张照片到发生碰撞的时间是t2＝(0.4－0.2) s ＝0.2 s 则碰前物体B 的速度为vB ＝ΔsB″Δt2＝0.20.2 m/s ＝1 m/s.(2)碰撞前的动量: p ＝mAvA ＋mBvB ＝1.5 mA碰撞后的动量:p′＝mAvA′＋mBvB′＝0.75mA ＋0.75mA ＝1.5mA, 可见p ＝p′, 所以动量守恒.答案: 见解析。
高考物理大一轮复习实验十六验证动量守恒定律
实验十六验证动量守恒定律1．如图所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：Ⅰ.把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；Ⅱ.按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A 和B与固定挡板C和D碰撞时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2；Ⅲ.重复几次，取t1和t2的平均值．(1)在调整气垫导轨时应注意_______________________________；(2)应测量的数据还有______________________________________；(3)只有关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是动量的矢量和．解析：(1)使气垫导轨水平(2)滑块A的左端到挡板C的距离s1和滑块B的右端到挡板D的距离s2(3)由动量守恒定律列方程式(M＋m)s1/t1＝Ms2/t2答案：见解析2．如图所示气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)，采用实验步骤如下：a．用天平分别测出滑块A、B的质量m A、m B.b．调整气垫导轨，使导轨处于水平．c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡锁锁定，静止放置在气垫导轨上．d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1.e．按下电钮放开卡锁，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.(1)实验中还应测量的物理量是_________________________________．(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是________，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是_______________________________________________________．解析：(1)实验要验证A、B被弹簧弹离后动量大小是否相同，必须计算出两滑块的速度，因此实验过程中还必须测出B的右端至D板的距离L2.因数μ，查出当地的重力加速度g.B．用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧压缩，滑块B紧靠在桌边．C．剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地时到重垂线的水平位移x1和滑块A沿桌面滑行距离x2.(1)为验证动量守恒，写出还须测量的物理量及表示它的字母：_________.(2)动量守恒的表达式为__________________________．4．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点下方桌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点离水平桌面的高度为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动量变化，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1的动量变化；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碰撞前后的速度变化，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的动量变化．(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程为2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h.答案：(1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面高H(2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2cH＋h5．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：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③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；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图(b)所示；⑧测得滑块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⑥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________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/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______________________.(2)0.620 0.618(3)纸带与打点计时器限位孔有摩擦。
高中物理人教版选修3一5第十六章动量守恒定律实验：验证动量守恒定律(共12张PPT)
利用平抛运动验证动量守恒
天平、刻度尺、、碰撞实验器、复写 纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同 的小球.
mA mB
说明：
mA为入射小球， mB 为被碰小球。
且mA>mB
验证动量守恒定律的实验装置
1、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零,动量守
恒。
mAvA=mAvA′+mBvB′
(6)把被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球从同一 位置静止滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，同理求
出入射小球落点的平均位置 M 和被碰小球落点的平均 位置N.
(7)用刻度尺测出线段 OM、OP、ON 的长度，把两小
球的质量和相应的水平位移数值代入
m1OP＝m1OM＋m2ON，看等式是否成立.
2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均
作平抛运动,用水平射程间接表示小球平抛的初速度：
OP----mA以vA平抛时的水平射程 OM----mA以vA/平抛时的水平射程
ON----mB以vB /平抛时的水平射程
验证的表达式：mAOP=mAOM+mBON
测量的物理量： a．用天平测两球质量mA、mB b．用游标卡尺测两球的直径D， 并计算半径r。 c．水平射程：OP、OM、ON
[数据处理]
块挡光片的宽度
Δt为数字计时器显示挡光片经过光电门的时间。
2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/
例析.如图,在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的
质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验,实验步骤如下:
(1) 、先用天平测量出两个小球的质量mA、mB。 (2) 、安装好实验装置,注意使实验器的斜槽末端点的切线水平。
2021版高考物理一轮复习 考点集训(二十六)第3节 实验：验证动量守恒定律(含解析)
考点集训（二十六）第3节实验：验证动量守恒定律1．用如图甲所示装置结合频闪照相机拍摄的照片来验证动量守恒定律,实验步骤如下:①用天平测出A、B两个小球的质量m A和m B；②安装好实验装置,使斜槽的末端所在的平面保持水平；③先不在斜槽的末端放小球B，让小球A从斜槽上位置P由静止开始释放，小球A离开斜槽后，频闪照相机连续拍摄小球A的两位置（如图乙所示）；④将小球B放在斜槽的末端，让小球A仍从位置P处由静止开始释放,使它们碰撞，频闪照相机连续拍摄下两个小球的位置(如图丙所示);⑤测出所需要的物理量．请回答:(1)实验①中A、B的两球质量应满足__________；(2)在步骤⑤中,需要在照片中直接测量的物理量有__________;（请选填“x0、y0、x A、y A、x B、y B”）(3）两球在碰撞过程中若动量守恒，满足的方程是：________________________．[解析］(1）为了防止入射球碰后反弹，入射球的质量要大于被碰球的质量,即m A＞m B；(2)由于频闪照相的频率固定，因此只需要测量小球的水平位移，在步骤⑤中，需要在照片中直接测量的物理量有x0、x A、x B；（3)验证的方程为m A x0＝m A x A＋m B x B。
［答案］（1)m A>m B（2）x0、x A、x B（3）m A x0＝m A x A＋m B x B2．某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验．在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小,可忽略不计，左侧为粗糙水平面,当地重力加速度大小为g。
采用的实验步骤如下：A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B．用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量m a、m b；C．在a和b间用细线连接,中间夹一被压缩了的轻短弹簧,静止放置在平台上;D．细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动;E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t;F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s b；G．改变弹簧压缩量，进行多次测量．（1）用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示,则遮光条的宽度为________mm.（2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即________＝__________．(用上述实验所涉及物理量的字母表示）［解析］（1）螺旋测微器的固定刻度读数为2.5 mm，可动刻度读数为0.01×5。
2023届高考物理一轮复习学案：实验：验证动量守恒定律
实验：验证动量守恒定律【学习目标】1．通过实验原理和思路的探究，会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小。
2．通过探究设计多种试验方案，验证在系统不受外力的作用时，系统内物体相互作用时总动量守恒。
【学习重难点】重点：能合理地选择实验器材，获得实验数据，分析实验数据，形成结论。
难点：学过的物理术语、图表等交流本实验的探究过程与结论【课前导学】在一维正碰中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p=___________及碰撞后的动量p′=___________，看碰撞前、后___________是否相等。
【任务一】实验方案及实验过程方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞例1、某实验小组采用如图所示的实验装置做“验证动量守恒定律”实验。
在水平桌面上放置气垫导轨，导轨上安装光电计时器1和光电计时器2，带有遮光片的滑块A、B的质量分别为m A、m B，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下：①调节气垫导轨成水平状态；②轻推滑块A，测得滑块A通过光电计时器1的遮光时间为t1；③滑块A与滑块B相碰后，滑块B和滑块A先后经过光电计时器2的遮光时间分别为t2和t3。
（1）实验中为确保两滑块碰撞后滑块A不反向运动，则m A、m B应满足的关系为m A___________（填“大于”“等于”或“小于”）m B。
（2）利用题中所给物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为_________________________方案二：利用等长摆球实现一维碰撞，如图所示。
例2、．用如图所示装置可验证弹性碰撞中的动量守恒，现有质量相等的a、b两个小球用等长的、不可伸长的细线悬挂起来，b球静止，拉起a球由静止释放，在最低点a、b两球发生正碰，碰后a球速度为零，完成以下问题：(1)实验中必须测量的物理量有________．A．a、b球的质量mB．细线的长度LC．释放时a球偏离竖直方向的角度θ1D．碰后b球偏离竖直方向的最大角度θ2E．当地的重力加速度g(2)利用上述测量的物理量验证动量守恒定律的表达式为___ _____．变式1：如图所示的装置是“冲击摆”，摆锤的质量很大，子弹以初速度v0从水平方向射入摆中并留在其中，随摆锤一起摆动。
验证动量守恒定律实验
物理一轮复习学案第六周（10.8—10.14）第四课时验证动量守恒定律实验【考纲解读】1.会用实验装置测速度或用其他物理量表示物体的速度大小.2.验证在系统不受外力的作用下，系统内物体相互作用时总动量守恒．【重点难点】验证动量守恒定律【知识结构】一、验证动量守恒定律实验方案1．方案一实验器材：滑块（带遮光片，2个）、游标卡尺、气垫导轨、光电门、天平、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
实验情境：弹性碰撞（弹簧片、弹性碰撞架）；完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。
2．方案二实验器材：带细线的摆球（摆球相同，两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。
实验情境：弹性碰撞，等质量两球对心正碰发生速度交换。
3．方案三实验器材：小车（2个）、长木板（含垫木）、打点计时器、纸带、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺等。
实验情境：完全非弹性碰撞（撞针、橡皮泥）。
4．方案四实验器材：小球（2个）、斜槽、天平、重垂线、复写纸、白纸、刻度尺等。
实验情境：一般碰撞或近似的弹性碰撞。
5．不同方案的主要区别在于测速度的方法不同：①光电门（或速度传感器）；②测摆角（机械能守恒）；③打点计时器和纸带；④平抛法。
还可用频闪法得到等时间间隔的物体位置，从而分析速度。
二、验证动量守恒定律实验（方案四）注意事项1．入射球质量m1应大于被碰球质量m2。
否则入射球撞击被碰球后会被弹回。
2．入射球和被碰球应半径相等，或可通过调节放被碰球的立柱高度使碰撞时球心等高。
否则两球的碰撞位置不在球心所在的水平线上，碰后瞬间的速度不水平。
3．斜槽末端的切线应水平。
否则小球不能水平射出斜槽做平抛运动。
4．入射球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放。
否则入射球撞击被碰球的速度不相等。
5．落点位置确定：围绕10次落点画一个最小的圆将有效落点围在里面，圆心即所求落点。
6．水平射程：被碰球放在斜槽末端，则从斜槽末端由重垂线确定水平射程的起点，到落地点的距离为水平射程。
2024届高考一轮复习物理教案(新教材人教版浙江专用)：动量守恒定律及应用
第2讲动量守恒定律及应用目标要求 1.理解系统动量守恒的条件.2.会应用动量守恒定律解决基本问题.3.会用动量守恒观点分析爆炸、反冲运动和人船模型.4.理解碰撞的种类及其遵循的规律．考点一动量守恒定律的理解和基本应用1．内容如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变．2．表达式(1)p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量．(2)Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的变化量等大反向．1．只要系统所受合外力做功为0，系统动量就守恒．(×)2．系统的动量不变是指系统的动量大小和方向都不变．(√)3．若物体相互作用时动量守恒，则机械能一定守恒．(×)4．动量守恒定律的表达式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，一定是矢量式，应用时要规定正方向，且其中的速度必须相对同一个参考系．(√)1．适用条件(1)理想守恒：不受外力或所受外力的合力为零．(2)近似守恒：系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力．(3)某一方向守恒：如果系统在某一方向上所受外力的合力为零，则系统在这一方向上动量守恒．2．动量守恒定律的五个特性矢量性动量守恒定律的表达式为矢量方程，解题应选取统一的正方向相对性各物体的速度必须是相对同一参考系的速度(一般是相对于地面)同时性动量是一个瞬时量，表达式中的p1、p2、…应是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1′、p2′、…应是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量系统性研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统普适性动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统，还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统考向1系统动量守恒的判断例1(2021·全国乙卷·14)如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦．用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动．在地面参考系(可视为惯性系)中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统()A．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒答案 B解析因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，而水平地面是光滑的；对小车、弹簧和滑块组成的系统，根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒，机械能不守恒，故选B.考向2动量守恒定律的基本应用例2(2023·浙江温州市模拟)如图所示，光滑平面上有一辆质量为2m的小车，车上左右两端分别站着甲、乙两人，他们的质量都是m，开始两个人和车一起以速度v0向右匀速运动．某一时刻，站在车右端的乙先以相对地面向右的速度v跳离小车，然后站在车左端的甲以相对于地面向左的速度v跳离小车．两人都离开小车后，小车的速度将是()A．v0B．2v0C．大于v0，小于2v0D．大于2v0答案 B解析两人和车所组成的系统动量守恒，初动量为4m v0，方向向右．当甲、乙两人先后以相对地面相等的速度向两个方向跳离时，甲、乙两人的动量和为零，则有4m v0＝2m v车，可得v车＝2v0，选项B正确．应用动量守恒定律解题的步骤考向3动量守恒定律的临界问题例3甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑的水平冰面上匀速相向行驶，速度大小均为v0＝6 m/s，甲车上有质量为m＝1 kg的小球若干个，甲和他的小车及小车上小球的总质量为M1＝50 kg，乙和他的小车的总质量为M2＝30 kg.为避免相撞，甲不断地将小球以相对地面为v′＝16.5 m/s的水平速度抛向乙，且被乙接住，假如某一次甲将小球抛出且被乙接住后，刚好可保证两车不相撞．则甲总共抛出的小球个数是()A．12 B．13 C．14 D．15答案 D解析规定甲的速度方向为正方向，两车刚好不相撞，则两车速度相等，由动量守恒定律得M1v0－M2v0＝(M1＋M2)v，解得v＝1.5 m/s，对甲、小车及从甲车上抛出的小球，由动量守恒定律得M1v0＝(M1－n·m)v＋n·m v′，解得n＝15，D正确．考点二爆炸、反冲运动和人船模型1．爆炸现象的三个规律动量守恒爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒动能增加在爆炸过程中，有其他形式的能量(如化学能)转化为机械能，所以系统的机械能增加位置不变爆炸的时间极短，因而作用过程中物体产生的位移很小，可以认为爆炸后各部分仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动2.反冲运动的三点说明作用原理反冲运动是系统内两物体之间的作用力和反作用力产生的效果动量守恒反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力，所以反冲运动遵循动量守恒定律机械能增加反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能增加1．发射炮弹，炮身后退；园林喷灌装置一边喷水一边旋转均属于反冲现象．(√)2．爆炸过程中机械能增加，反冲过程中机械能减少．(×)考向1爆炸问题例4(2021·浙江1月选考·12)在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪．爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2∶1、初速度均沿水平方向的两个碎块．遥控器引爆瞬间开始计时，在5 s末和6 s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声．已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，忽略空气阻力．下列说法正确的是()A．两碎块的位移大小之比为1∶2B．爆炸物的爆炸点离地面高度为80 mC．爆炸后的质量大的碎块的初速度为68 m/sD．爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340 m答案 B解析设碎块落地的时间为t，质量大的碎块水平初速度为v，则由动量守恒定律知质量小的碎块水平初速度为2v，爆炸后的碎块做平抛运动，下落的高度相同，则在空中运动的时间相同，由水平方向x＝v0t知落地水平位移之比为1∶2，碎块位移s＝x2＋y2，可见两碎块的位移大小之比不是1∶2，故A项错误；据题意知，v t＝(5－t)×340 (m/s)，又2v t＝(6－t)×340 (m/s)，联立解得t ＝4 s ，v ＝85 m/s ，故爆炸点离地面高度为h ＝12gt 2＝80 m ，故B 项正确，C 项错误；两碎块落地点的水平距离为Δx ＝3v t ＝1 020 m ，故D 项错误．考向2 反冲运动例5 (2023·河南省模拟)发射导弹过程可以简化为：将静止的质量为M (含燃料)的导弹点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体，忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，则喷气结束时导弹获得的速度大小是( ) A.mMv 0 B.M m v 0 C.M M －m v 0 D.m M －m v 0答案 D解析 由动量守恒定律得m v 0＝(M －m )v ，导弹获得的速度v ＝mM －m v 0，故选D.考向3 人船模型1．模型图示2．模型特点(1)两物体满足动量守恒定律：m v 人－M v 船＝0 (2)两物体的位移大小满足：m x 人t －M x 船t ＝0，x 人＋x 船＝L ，得x 人＝M M ＋m L ，x 船＝mM ＋m L3．运动特点(1)人动则船动，人静则船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；(2)人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即x 人x 船＝v 人v 船＝M m. 例6 (多选)如图所示，绳长为l ，小球质量为m ，小车质量为M ，将小球向右拉至水平后放手，则(水平面光滑)( )A ．系统的总动量守恒B ．水平方向任意时刻小球与小车的动量等大反向或都为零C ．小球不能向左摆到原高度D ．小车向右移动的最大距离为2mlM ＋m答案 BD解析 系统只是在水平方向所受的合力为零，竖直方向的合力不为零，故水平方向的动量守恒，而总动量不守恒，A 错误，B 正确；根据水平方向的动量守恒及机械能守恒得，小球仍能向左摆到原高度，C 错误；小球相对于小车的最大位移为2l ，根据“人船模型”，系统水平方向动量守恒，设小球水平方向的平均速度为v m ，小车水平方向的平均速度为v M ，m v m －M v M ＝0，两边同时乘以运动时间t ，m v m t －M v M t ＝0，即mx m ＝Mx M ，又x m ＋x M ＝2l ，解得小车向右移动的最大距离为2mlM ＋m，D 正确．考点三 碰撞问题1．碰撞碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象． 2．特点在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒． 3．分类动量是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞 守恒 守恒 非弹性碰撞守恒有损失完全非弹性碰撞守恒 损失最大1．碰撞前后系统的动量和机械能均守恒．( × )2．在光滑水平面上的两球相向运动，碰撞后均变为静止，则两球碰撞前的动量大小一定相同．( √ )3．两球发生非弹性碰撞时，既不满足动量守恒定律，也不满足机械能守恒定律．( × )1．弹性碰撞的重要结论以质量为m 1、速度为v 1的小球与质量为m 2的静止小球发生弹性碰撞为例，则有 m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′ 12m 1v 12＝12m 1v 1′2＋12m 2v 2′2 联立解得：v 1′＝m 1－m 2m 1＋m 2v 1，v 2′＝2m 1m 1＋m 2v 1讨论：①若m 1＝m 2，则v 1′＝0，v 2′＝v 1(速度交换)；②若m 1>m 2，则v 1′>0，v 2′>0(碰后两小球沿同一方向运动)；当m 1≫m 2时，v 1′≈v 1，v 2′≈2v 1；③若m 1<m 2，则v 1′<0，v 2′>0(碰后两小球沿相反方向运动)；当m 1≪m 2时，v 1′≈－v 1，v 2′≈0.2．静止物体被撞后的速度范围物体A 与静止的物体B 发生碰撞，当发生完全非弹性碰撞时损失的机械能最多，物体B 的速度最小，v B ＝m A m A ＋m B v 0，当发生弹性碰撞时，物体B 速度最大，v B ＝2m Am A ＋m B v 0.则碰后物体B的速度范围为：m A m A ＋m B v 0≤v B ≤2m Am A ＋m B v 0.考向1 碰撞的可能性例7 A 、B 两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，m A ＝1 kg ，m B ＝2 kg ，v A ＝6 m/s ，v B ＝2 m/s ，当A 追上B 并发生碰撞后，A 、B 两球速度的可能值是( ) A ．v A ′＝5 m/s ，v B ′＝2.5 m/s B ．v A ′＝2 m/s ，v B ′＝4 m/sC．v A′＝－4 m/s，v B′＝7 m/sD．v A′＝7 m/s，v B′＝1.5 m/s答案 B解析虽然题给四个选项均满足动量守恒定律，但A、D两项中，碰后A的速度v A′大于B 的速度v B′，不符合实际，即A、D项错误；C项中，两球碰后的总动能E k后＝122m A v A′＋12＝57 J，大于碰前的总动能E k前＝12m A v A2＋12m B v B2＝22 J，违背了能量守恒定律，2m B v B′所以C项错误；而B项既符合实际情况，也不违背能量守恒定律，所以B项正确．碰撞问题遵守的三条原则(1)动量守恒：p1＋p2＝p1′＋p2′.(2)动能不增加：E k1＋E k2≥E k1′＋E k2′.(3)速度要符合实际情况①碰前两物体同向运动，若要发生碰撞，则应有v后>v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前′≥v后′.②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向至少有一个改变．考向2弹性碰撞例8(2023·浙江省杭州二中月考)如图所示，B、C、D、E、F五个小球并排放置在光滑的水平面上，B、C、D、E四个球质量相等，而F球质量小于B球质量，A球质量等于F球质量．A球以速度v0向B球运动，所发生的碰撞均为弹性碰撞，则碰撞之后()A．3个小球静止，3个小球运动B．4个小球静止，2个小球运动C．5个小球静止，1个小球运动D．6个小球都运动答案 A解析A、B质量不等，m A<m B，A、B相碰后，A向左运动，B向右运动；B、C、D、E质量相等，弹性碰撞后，不断交换速度，最终E有向右的速度，B、C、D静止；E、F质量不等，m E >m F ，则碰后E 、F 都向右运动，所以B 、C 、D 静止，A 向左运动，E 、F 向右运动，故A 正确．考向3 非弹性碰撞例9 (2023·浙江嘉兴市模拟)如图所示，小球A 和小球B 质量相同，小球B 置于光滑水平面上，小球A 从高为h 处由静止摆下，到达最低点恰好与B 相撞，并粘合在一起继续摆动，若不计空气阻力，两球均可视为质点，则它们能上升的最大高度是( )A ．h B.12h C.14h D.18h答案 C解析 小球A 由释放到摆到最低点的过程，由机械能守恒定律得m A gh ＝12m A v 12，则v 1＝2gh .A 、B 的碰撞过程满足动量守恒定律，则m A v 1＝(m A ＋m B )v 2，又m A ＝m B ，得v 2＝2gh 2，对A 、B 粘在一起共同上摆的过程应用机械能守恒定律得12(m A ＋m B )v 22＝(m A ＋m B )gh ′，则h ′＝h4，故C 正确． 课时精练1.北京冬奥会2 000米短道速滑接力赛上，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，完成“交接棒”．忽略地面的摩擦力，在这个过程中( )A ．两运动员的总动量守恒B．甲、乙运动员的动量变化量相同C．两运动员的总机械能守恒D．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量答案 A解析两运动员组成的系统所受合外力矢量和为0，系统动量守恒，A正确；系统动量守恒，两运动员的动量变化量等大反向，变化量不相同，B错误；在光滑冰面上“交接棒”时，后方运动员用力推前方运动员，导致机械能增加，C错误；在乙推甲的过程中，消耗体内的化学能转化为系统的动能，根据能量守恒定律可知，甲的动能增加量不等于乙的动能减小量，D错误．2.如图所示，小木块m与长木板M之间光滑，M置于光滑水平面上，一轻质弹簧左端固定在M的左端，右端与m连接，开始时m和M都静止，弹簧处于自然状态．现同时对m、M施加等大反向的水平恒力F1、F2，两物体开始运动后，对m、M、弹簧组成的系统，下列说法正确的是(整个过程中弹簧不超过其弹性限度)()A．整个运动过程中，系统机械能守恒，动量守恒B．整个运动过程中，当木块速度为零时，系统机械能一定最大C．M、m分别向左、右运行过程中，均一直做加速度逐渐增大的加速直线运动D．M、m分别向左、右运行过程中，当弹簧弹力与F1、F2的大小相等时，系统动能最大答案 D解析由于F1与F2等大反向，系统所受的合外力为零，则系统的动量守恒．由于水平恒力F1、F2对系统做功代数和不为零，则系统的机械能不守恒，故A错误；从开始到弹簧伸长到最长的过程，F1与F2分别对m、M做正功，弹簧伸长最长时，m、M的速度为零，之后弹簧收缩，F1与F2分别对m、M做负功，系统的机械能减小，因此，当弹簧有最大伸长量时，m、M的速度为零，系统机械能最大；当弹簧收缩到最短时，m、M的速度为零，系统机械能最小，故B错误；在水平方向上，M、m受到水平恒力和弹簧的弹力作用，水平恒力先大于弹力，后小于弹力，随着弹力增大，两个物体的合力先逐渐减小，后反向增大，则加速度先减小后反向增大，则M、m先做加速度逐渐减小的加速运动，后做加速度逐渐增大的减速运动，当弹簧弹力的大小与拉力F1、F2的大小相等时，m、M的速度最大，系统动能最大，故C错误，D正确．3.如图所示，气球下面有一根长绳，一个质量为m 1＝50 kg 的人抓在气球下方，气球和长绳的总质量为m 2＝20 kg ，长绳的下端刚好和水平面接触，当静止时人离地面的高度为h ＝5 m ．如果这个人开始沿绳向下滑，当滑到绳下端时，他离地面的高度约为(可以把人看成质点)( )A ．5 mB ．3.6 mC ．2.6 mD ．8 m答案 B解析 当人滑到下端时，设人相对地面下滑的位移大小为h 1，气球相对地面上升的位移大小为h 2，由动量守恒定律，得m 1h 1t ＝m 2h 2t，且h 1＋h 2＝h ，解得h 2≈3.6 m ，所以他离地面的高度约为3.6 m ，故选项B 正确．4．(多选)(2023·浙江丽水市模拟)质量为M 的物块以速度v 运动，与质量为m 的静止物块发生正碰，碰撞后两者的动量正好相等，两者质量之比M m可能为( ) A ．2 B ．3 C ．4 D ．5答案 AB解析 根据动量守恒定律和能量守恒定律，设碰撞后两者的动量都为p ，则总动量为2p ，根据动量和动能的关系有：p 2＝2mE k ，根据能量的关系，由于动能不增加，则有：4p 22M ≥p 22m ＋p 22M ，解得M m≤3，故A 、B 正确，C 、D 错误． 5．冰壶运动深受观众喜爱，在某次投掷中，冰壶甲运动一段时间后与静止的冰壶乙发生正碰，如图所示．若两冰壶质量相等，则碰后两冰壶最终停止的位置，可能是选项图中的哪幅图( )答案 B解析 两冰壶碰撞过程中动量守恒，两冰壶发生正碰，由动量守恒定律可知，碰撞前后系统动量不变，两冰壶的动量方向即速度方向，不会偏离甲原来的方向，可知，A 图情况是不可能的，故A 错误；如果两冰壶发生弹性碰撞，碰撞过程动量守恒、机械能守恒，两冰壶质量相等，碰撞后两冰壶交换速度，甲静止，乙的速度等于甲的速度，碰后乙做减速运动，最后停止，最终两冰壶的位置可能如选项B 所示，故B 正确；两冰壶碰撞后，乙在前，甲在后，选项C 所示是不可能的，故C 错误；碰撞过程机械能不可能增大，两冰壶质量相等，碰撞后甲的速度不可能大于乙的速度，碰撞后甲的位移不可能大于乙的位移，故D 错误．6.如图所示，在光滑的水平面上有三个完全相同的小球，它们排成一条直线，小球2、3静止，并靠在一起，球1以速度v 0撞向它们，设碰撞过程中不损失机械能，则碰后三个小球的速度分别为( )A ．v 1＝v 2＝v 3＝33v 0B ．v 1＝0，v 2＝v 3＝22v 0 C ．v 1＝0，v 2＝v 3＝12v 0 D ．v 1＝v 2＝0，v 3＝v 0答案 D解析 由题设条件，三球在碰撞过程中总动量和总动能守恒．设三球质量均为m ，则碰撞前系统总动量为m v 0，总动能为12m v 02.选项A 、B 中的数据都违反了动量守恒定律，故不可能．对选项C ，碰后总动量为m v 0，但总动能为14m v 02，这显然违反了机械能守恒定律，故不可能．对选项D ，既满足动量守恒定律，也满足机械能守恒定律，故选D.7.(2023·北京市第五中学检测)A 、B 物块沿光滑水平面在同一直线上运动并发生正碰，如图为两物块碰撞前后的位移－时间图像，其中a 、b 分别为A 、B 两物块碰前的位移－时间图像，c 为碰撞后两物块共同运动的位移－时间图像，若A 物块质量m ＝2 kg ，则由图判断，下列结论错误的是( )A ．碰撞前后A 的动量变化量的大小为4 kg·m/sB ．B 物块的质量为0.75 kgC ．碰撞过程A 对B 所施冲量大小为4 N·sD ．碰撞过程A 、B 两物块组成的系统损失的动能为10 J答案 B解析 以A 的初速度方向为正方向，由图像可知碰撞前A 的速度为v A ＝10－42m/s ＝3 m/s ，碰撞后A 、B 的共同速度为v AB ＝4－22m/s ＝1 m/s ，则碰撞前A 的动量为m v A ＝2×3 kg·m/s ＝6 kg·m/s ，碰撞后A 的动量为m v AB ＝2 kg·m/s ，碰撞前后A 的动量变化量的大小为4 kg·m/s ，A 正确，不符合题意；碰撞前B 的速度为v B ＝－42m/s ＝－2 m/s ，由动量守恒定律得m v A ＋m B v B ＝(m ＋m B )v AB ，解得m B ＝43 kg ，B 错误，符合题意；由动量定理得I ＝m B v AB －m B v B ＝43×1 kg·m/s －43×(－2) kg·m/s ＝4 N·s ，即碰撞过程A 对B 所施冲量大小为4 N·s ，C 正确，不符合题意；碰撞过程A 、B 两物块组成的系统损失的动能为ΔE k ＝12m v A 2＋12m B v B 2－12(m ＋m B )v AB 2＝12×2×32 J ＋12×43×(－2)2 J －12×(2＋43)×12 J ＝10 J ，D 正确，不符合题意． 8．(2023·浙江宁波市月考)“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露．有一个质量为3m 的爆竹从地面斜向上抛出，上升h 后到达最高点，此时速度大小为v 0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m ，速度大小为v ，方向水平向东；重力加速度为g .则( )A ．爆竹在最高点爆炸过程中，整体的动量守恒B ．质量为m 的一块，其速度为3v 0－2vC ．质量为m 的一块，其速度为2v －3v 0D．质量为m的一块，在落地过程中重力冲量的大小为mg 2hg，方向水平向西答案 B解析爆竹在最高点爆炸过程中，整体水平方向上不受外力，水平方向上动量守恒，故A错误；规定向东为正方向，根据动量守恒得3m v0＝2m v＋m v′，解得质量为m的一块的速度v′＝3v0－2v，故B正确，C错误；质量为m的一块爆炸后，做平抛运动，由h＝12gt2，得运动的时间t＝2hg ，则在落地过程中重力冲量的大小为mg2hg，方向竖直向下，故D错误．9．在发射地球卫星时需要运载火箭多次点火，以提高最终的发射速度．某次地球近地卫星发射的过程中，火箭喷气发动机每次喷出质量为m＝800 g的气体，气体离开发动机时的对地速度v＝1 000 m/s，假设火箭(含燃料在内)的总质量为M＝600 kg，发动机每秒喷气20次，忽略地球引力的影响，则()A．第三次气体喷出后火箭的速度大小约为4 m/sB．地球卫星要能成功发射，速度大小至少达到11.2 km/sC．要使火箭能成功发射至少要喷气500次D．要使火箭能成功发射至少要持续喷气17 s答案 A解析设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的三次气体为研究对象，以竖直向上为正方向，由动量守恒定律得：(M－3m)v3－3m v＝0，解得：v3≈4 m/s，故A正确；地球卫星要能成功发射，喷气n次后至少要达到第一宇宙速度，即：v n＝7.9 km/s，故B错误；以火箭和喷出的n次气体为研究对象，以竖直向上为正方向，由动量守恒定律得：(M－nm)v n －nm v＝0，代入数据解得：n≈666，故C错误；至少持续喷气时间为：t＝n20＝33.3 s，故D 错误．10.(2023·浙江绍兴市调研)如图为“子母球”表演的示意图，弹性小球A和B叠放在一起，从距地面高度为h处自由落下，h远大于两小球直径，小球B的质量是A质量的3倍，假设所有的碰撞都是弹性碰撞，且都发生在下落的竖直方向上，不考虑空气阻力．则()A．下落过程中两个小球之间有相互挤压B．A与B第一次碰后小球B的速度不为零C．A与B第一次碰后小球A弹起的最大高度是2hD．A与B第一次碰后小球A弹起的最大高度是4h答案 D解析不考虑空气阻力，下落过程是自由落体运动，处于完全失重状态，则两个小球之间没有力的作用，A错误；下降过程为自由落体运动，由匀变速直线运动的速度位移公式得v2＝2gh，解得小球B触地时两球速度相同，为v＝2gh，小球B碰撞地之后，速度瞬间反向，大小相等，选小球A与小球B碰撞过程为研究过程，碰撞前后动量守恒，设碰后小球A、小球B速度大小分别为v1、v2，选向上为正方向，由动量守恒定律得m B v－m A v＝m A v1＋m B v2，由能量守恒定律得12＝12m A v12＋12m B v22，解得v2＝0，v1＝2v，B错误；碰后小球A 2(m A＋m B)v弹起的最大高度H＝(2v)2＝4h，C错误，D正确．2g11．(多选)(2023·浙江宁波市高三检测)如图所示，某超市两辆相同的购物车质量均为m，相距L沿直线排列，静置于水平地面上．为节省收纳空间，工人猛推一下第一辆车并立即松手，第一辆车运动距离L后与第二辆车相碰并相互嵌套结为一体，两辆车一起运动了L距离后恰好停靠在墙边．若购物车运动时受到的摩擦力恒为车重力的k倍，重力加速度为g，则()A．两购物车在整个过程中克服摩擦力做功之和为2kmgLB．两购物车碰撞后瞬间的速度大小为gLC．两购物车碰撞时的能量损失为2kmgLD．工人给第一辆购物车的水平冲量大小为m10kgL答案CD解析由题意可知，两购物车在整个过程中克服摩擦力做功之和为W克f＝kmgL＋2kmgL＝3kmgL ，A 错误；工人猛推一下第一辆车并立即松手，设此时第一辆车的速度为v 0，运动L距离后速度为v 1，由动能定理可得－kmgL ＝12m v 12－12m v 02，得v 1＝v 02－2kgL ，设与第二辆车碰后瞬间的共同速度为v ，取第一辆车的初速度为正方向，由动量守恒定律可得m v 1＝2m v ，得v ＝12v 1，由能量守恒定律可得3kmgL ＋ΔE ＝12m v 02，两购物车在碰撞中系统减少的能量ΔE ＝12m v 12－12×2m v 2＝12m v 12－12×2m (12v 1)2＝14m v 12＝14m (v 02－2kgL )，联立解得v 0＝10kgL ，ΔE ＝2kmgL ，v ＝12v 1＝12v 02－2kgL ＝2kgL ，B 错误，C 正确；由动量定理可知，工人给第一辆购物车的水平冲量大小为I ＝m v 0－0＝m 10kgL ，D 正确．12.(2023·浙江台州市模拟)如图所示，光滑导轨的末端放有一个质量为m 1＝1 kg 的小球A ，导轨的末端与竖直墙上的O 点等高，导轨末端到竖直墙壁的水平距离为d ＝0.3 m ．一个质量为m 2的小球B 沿导轨从距导轨末端高h ＝0.2 m 处由静止释放，在末端与小球A 碰撞后，两球直接从轨道末端飞出，A 、B 两球分别击中竖直墙壁上的P 、Q 两点．已知P 到O 的距离h 1＝0.05 m ，Q 到O 的距离h 2＝0.45 m ，小球可视为质点，重力加速度g ＝10 m/s 2，不计空气阻力．(1)求A 、B 两球从轨道末端飞出时的速度大小v 1、v 2；(2)求小球B 的质量m 2，并通过计算分析碰撞是否为弹性碰撞；(3)在A 、B 发生弹性碰撞的条件下，能否选择一个合适的小球B ，质量为m 2，使得两球碰后即以共同速度做抛体运动？如果能，求出m 2；若不能，请说明理由．答案 见解析解析 (1)小球在空中做平抛运动，有d ＝v 1t 1，h 1＝12gt 12，d ＝v 2t 2，h 2＝12gt 22， 解得v 1＝3 m/s ，v 2＝1 m/s(2)设B 运动到轨道末端的速度为v 0，由机械能守恒得m 2gh ＝12m 2v 02， 解得v 0＝2 m/s在A、B碰撞前后，两球的动量守恒，以v0的方向为正方向，有m2v0＝m2v2＋m1v1，解得m2＝3 kg碰前总动能E k＝12m2v02＝6 J，碰后两球总动能E k′＝12m2v22＋12m1v12＝6 J即该碰撞为弹性碰撞．(3)不能．假设此情形下的m2存在，则由动量守恒得m2v0＝(m1＋m2)v求得v＝m2v0m1＋m2碰前总动能E k＝12m2v02，碰后两球总动能E k′＝12(m1＋m2)v2＝m22v022(m1＋m2)<E k这说明碰撞前后有能量损失，与题设矛盾，故这样的m2不存在．13．(多选)(2020·全国卷Ⅱ·21)水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞．总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0 m/s，反弹的物块不能再追上运动员．不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为()A．48 kg B．53 kg C．58 kg D．63 kg答案BC解析设运动员的质量为M，第一次推物块后，运动员速度大小为v1，第二次推物块后，运动员速度大小为v2……第八次推物块后，运动员速度大小为v8，第一次推物块后，由动量守恒定律知：M v1＝m v0；第二次推物块后由动量守恒定律知：M(v2－v1)＝m[v0－(－v0)]＝2m v0，……，第n次推物块后，由动量守恒定律知：M(v n－v n－1)＝2m v0，各式相加可得v n＝(2n－1)m v0M，则v7＝260 kg·m/sM，v8＝300 kg·m/sM.由题意知，v7<5 m/s，则M>52 kg，又知v8>5 m/s，则M<60 kg，故选B、C.。
高三物理验证动量守恒定律
4.测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小 球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。
5.改变条件：改变碰撞条件，重复实验。 6.探究碰撞中的不变量。 方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 1.测质量：用天平测出两小车的质量。 2.安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打 点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮 泥。 3.实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针 插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动。 4.测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v=ΔxΔt算出速 度。 5.改变条件：改变碰撞条件、重复实验。 6.探究碰撞中的不变量。
四、实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1.测质量：用天平测出滑块质量。 2.安装：正确安装好气垫导轨。 3.实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各 种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量。②改变滑块的初 速度大小和方向)。 4.探究碰撞中的不变量。 方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 1.测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。 2.安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。 3.实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。
一、实验目的 1.探究碰撞中的不变量。 2.探究一维弹性碰撞的特点。 二、实验原理 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出 碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′，看碰撞前后动量 是否守恒。 三、实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、 细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。 方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布 等。 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、 橡皮泥。