第52练实验：验证动量守恒定律（时间15分钟）1．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________．2．[2022·湖北八校联考]用如图所示的实验装置可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前、后的动量关系，地面水平，图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，用天平测出球1、球2的质量分别为m1、m2，先让球1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把球2静置于轨道的水平部分最右端，再将球1从斜轨S位置由静止释放，与小球2相撞，并多次重复，分别找到球1、球2相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程OM、ON.(1)关于本实验，下列说法正确的是_____________________．A．球1的质量应比球2的质量大B．小球与斜轨间的摩擦对实验有影响C．球1必须从同一高度释放D．两小球的半径可以不同(2)若两球相碰前、后的动量守恒，其表达式可表示为________________．(用题中测量的量表示)(3)若两个小球质量均未知，只知道m1>m2，则只需验证表达式________成立，即可证明发生的碰撞是弹性碰撞．(用题中测量的量表示)3.某学校物理兴趣小组的同学利用身边的实验器材，完成验证动量守恒定律实验．身边的实验器材有：刻度尺、天平、秒表、量角器、打点计时器(一套)、装有厚厚一层松软细沙的小车(以下简称“小车”)、铁块、一端带有竖直挡板的长木板、木块、纸带．实验步骤如下．第1步：把长木板带有竖直挡板的一端固定在水平桌面上，把木块垫在木板左端下方，制成一个斜面，并将实验器材按如图所示方式安装好；把小车放到木板上，将穿过打点计时器的纸带与小车连接．通过左右调整木块位置，直至给小车一个沿木板向下的初速度，小车所连纸带上打出的点间隔均匀为止．第2步：把小车放到木板上靠近打点计时器的一端，给小车一个沿木板向下的初速度，经过一段时间后把铁块轻轻放到小车里的细沙上．第3步：取下纸带，测量纸带上点迹均匀的两部分连续5个点的距离x1和x2，且x1>x2.第4步：重复第2步和第3步，记录x1和x2.请回答下列问题．(1)下列实验器材中必需的是________．A．天平B．秒表C．刻度尺D．量角器(2)在坐标纸上，以x1和x2分别为纵、横轴，把记录的数据在坐标纸上描点连线，得到一条斜率为k的过原点的直线．只需满足铁块与小车(含细沙)的质量的比值为________，就能验证小车和铁块沿________方向的动量守恒．(3)若铁块从一定高度处做自由落体运动落到小车上的细沙里，小车和铁块沿斜面方向的动量________(填“不守恒”或“守恒”)，小车匀速运动时的动量________(填“大于”“小于”或“等于”)铁块落到细沙里后铁块和小车的总动量．第52练实验：验证动量守恒定律1．答案：（1）CD（2）θ1＝θ2解析：（1）因为连接a、b的细线是等长的，且在同一地点进行实验，所以A、B、E无需测量，可用角度表示速度，所以只需测量C、D.（2）a、b质量相等且发生弹性碰撞，若碰撞中动量守恒，则二者交换速度，释放时a球偏离竖直方向的角度θ1与碰后b球偏离竖直方向的最大角度θ2相等，故验证动量守恒定律的表达式为θ1＝θ2.2．答案：（1）AC（2）m1·OP＝m1·OM＋m2·ON（3）OM＋OP＝ON解析：（1）为保证球1碰后不反弹，球1的质量应比球2大，选项A正确；为了保证球1每次运动到抛出点时速度相同，球1每次必须从同一高度释放，而小球与斜轨间的摩擦虽然会影响小球的加速度，但并不影响球1每次运动到抛出点的速度相同，故对本实验没有影响，选项B错误，C正确；为保证两球碰后速度均沿水平方向，两小球的半径应相同，选项D错误．（2）设两球碰前瞬间球1的速度为v1，碰后瞬间球1的速度为v2、球2的速度为v3，要验证动量守恒定律，只需验证m1v1＝m1v2＋m2v3即可，已知小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相同，上式两边同时乘以t得m1v1t＝m1v2t＋m2v3t，即m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，故若两球相碰前、后动量守恒，其表达式可表示为m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.（3）如果碰撞