某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在一长木板右端垫一小木块，使板上甲、乙小车恰能平衡，在小车甲的前端粘有橡皮泥轻推小车甲后，小车甲做匀速直线运动，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所示在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为．已测得小车甲的质量，小车乙的质量，已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上，为运动起始的第一点由以上测量结果可得：（保留三位有效数字）（1）碰前小车甲的速度为；碰后小车甲的速度为；（2）碰前两小车系统的总动量为；碰后两小车系统的总动量为．

1. 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在一长木板右端垫一小木块，使板上甲、乙小车恰能平衡，在小车甲的前端粘有橡皮泥轻推小车甲后，小车甲做匀速直线运动，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所示在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为 $\text{[math]}$ ．

已测得小车甲的质量 $\text{[math]}$ ，小车乙的质量 $\text{[math]}$ ，已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上， $\text{[math]}$ 为运动起始的第一点由以上测量结果可得：（保留三位有效数字）

（1）碰前小车甲的速度为 $\text{[math]}$ ；碰后小车甲的速度为 $\text{[math]}$ ；

（2）碰前两小车系统的总动量为 $\text{[math]}$ ；碰后两小车系统的总动量为 $\text{[math]}$ ．

【考点】

动量守恒定律;

【答案】

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实验探究题普通

1. 如图所示为某小组验证动量守恒的实验，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，弹簧压缩并锁定，在金属管两端各放置一个金属小球1和2（两球直径略小于管径且与弹簧不相连），现解除弹簧锁定，两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射，然后按下列步骤进行实验：

①用天平测出两球质量 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ；

②用刻度尺测出小球1的落点P到管口M的水平距离 $\text{[math]}$

③用刻度尺测出两管口离地面的高度h；

回答下列问题：

(1)还需要测量的一个物理量是；

(2)利用上述测得的实验数据，验证动量守恒的表达式是；

(3)已知当地重力加速度为g，则解除弹簧锁定前，弹簧的的弹性势能是。

实验探究题普通

2. 在“验证动量守恒定律”中，实验装置如图所示：

(1) 实验必须满足的条件是_________。 A. 斜槽轨道末端的切线是水平的 B. 小球a的质量必须小于小球b的质量 C. 斜槽轨道的斜面必须是光滑的 D. 小球a每次都要从同一高度由静止释放

(2) 本实验需测量的物理量有_________ A. 小球a释放点到斜槽轨道末端的高度h B. 斜糟轨道末端到地面的高度H C. 小球a、b的质量m₁、m₂ D. 两小球半径r E. 记录纸上点O到A，B，C各点的距离 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$

(3) 按照本实验方法，验证动量守恒定律的关系式为（用题（2）中选中的物理量表示）。

实验探究题普通

3. 一同学利用如图所示的斜槽轨道和两个由相同材料制成、表面粗糙程度相同的滑块A、B做“验证动量守恒定律”的实验。斜槽轨道由倾斜轨道和平直轨道组成，两部分间由一段圆弧平滑连接，在平直轨道上一侧固定有刻度尺。其操作步骤如下：

①将斜槽轨道放置在水平桌面上；

②用天平测得A、B两个滑块的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ；

③不放滑块B，使滑块A从倾斜轨道顶端P由静止释放滑块A最终静止在平直轨道上，记下滑块A静止位置其右侧面对应的刻度 $\text{[math]}$ ；

④把滑块B放在平直轨道上，记下其左侧面对应的刻度 $\text{[math]}$ ；

⑤让滑块A仍从倾斜轨道顶端P点由静止释放，滑块A与B发生碰撞后最终均静止在平直轨道上，记下最终滑块B、A静止位置对应的刻度 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。

(1) 实验中，必须满足的条件或测定的物理量是______（填正确答案标号） A. 滑块A的质量应大于滑块B的质量 B. 平直轨道必须水平 C. 倾斜轨道必须光滑 D. 测定滑块A的释放点P到平直轨道间高度差 $\text{[math]}$

(2) 实验中滑块A碰撞前的速度 $\text{[math]}$ 和A、B碰撞后滑块A的速度 $\text{[math]}$ 的比值 $\text{[math]}$ = ，若A、B两滑块碰撞过程中满足动量守恒，则关系式（用其中字母表示）成立。

(3) 若在进行步骤⑤的操作时，滑块A从倾斜轨道顶端P点下方某个位置由静止释放，其他实验操作都正确，则会造成碰撞后两滑块的动量之和（填“大于”“小于”或“等于”） $\text{[math]}$ 。

实验探究题普通