備考2024屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第七章動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)八驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律命題點(diǎn)2創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

命題點(diǎn)2創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)3.[試驗(yàn)原理創(chuàng)新]一同學(xué)利用如圖所示的斜槽軌道和兩個(gè)由相同材料制成、表面粗糙程度相同的滑塊A、B做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的試驗(yàn).斜槽軌道由傾斜軌道和平直軌道組成，兩部分間由一段圓弧平滑連接，在平直軌道上一側(cè)固定有刻度尺.其操作步驟如下：①將斜槽軌道放置在水平桌面上；②用天平測(cè)得A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量分別為m1、m2；③不放滑塊B，使滑塊A從傾斜軌道頂端P點(diǎn)由靜止釋放，滑塊A最終靜止在平直軌道上，登記滑塊A靜止時(shí)其右側(cè)面對(duì)應(yīng)的刻度x1；④把滑塊B放在平直軌道上，登記其左側(cè)面對(duì)應(yīng)的刻度x0；⑤讓滑塊A仍從傾斜軌道頂端P點(diǎn)由靜止釋放，滑塊A與滑塊B發(fā)生碰撞后最終均靜止在平直軌道上，登記最終滑塊B靜止時(shí)其左側(cè)面對(duì)應(yīng)的刻度x2、滑塊A靜止時(shí)其右側(cè)面對(duì)應(yīng)的刻度x3.（1）試驗(yàn)中，必需滿意的條件是C.A.傾斜軌道光滑B.平直軌道水平C.滑塊A的質(zhì)量應(yīng)大于滑塊B的質(zhì)量D.同一組試驗(yàn)中，滑塊A靜止釋放的位置可以不同（2）試驗(yàn)中滑塊A碰撞前的速度大小v0與D成正比.A.x1 B.x1－x0C.（x1－x0）2 D.x（3）若關(guān)系式m1x1－x0＝m1x3－x0＋m2x2－x0成立，則可得出結(jié)論：滑塊A、B碰撞過程動(dòng)量守恒.若要進(jìn)一步驗(yàn)證滑塊A、B的碰撞是否為彈性碰撞，則應(yīng)驗(yàn)證關(guān)系式m1（x1－x0）＝m1（x3－x0）＋解析（1）傾斜軌道不肯定光滑，只要滑塊A到達(dá)底端的速度相同即可，A錯(cuò)誤；因?yàn)閮苫瑝K的材料相同，表面的粗糙程度相同，則由牛頓其次定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，得a＝gsinθ－μgcosθ，可知無論軌道是否水平，兩滑塊在軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度都相同，所以平直軌道不是必需水平，B錯(cuò)誤；為防止滑塊A與滑塊B碰后反彈，則滑塊A的質(zhì)量必需大于滑塊B的質(zhì)量，C正確；為保證滑塊A每次到達(dá)傾斜軌道底端的速度相同，則同一組試驗(yàn)中，滑塊A靜止釋放的位置要相同，D錯(cuò)誤.（2）對(duì)滑塊A，由動(dòng)能定理有－μm1g（x1－x0）＝0－12m1v02，可得滑塊A碰撞前的速度大小v0＝2μg（x1－x（3）若滑塊A、B碰撞過程動(dòng)量守恒，則有m1v0＝m1v1＋m2v2，又v0＝2μg（x1－x0），v1＝2μg（x3－x0），v2＝2μg（x2－x0），聯(lián)立可得m1x1－x0＝m1x3－x0＋m2x2－x0.若滑塊A、B發(fā)生彈性碰撞，則由機(jī)械能守恒定律得12m1v024.[試驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新/2021山東]某乒乓球愛好者，利用手機(jī)探討乒乓球與球臺(tái)碰撞過程中能量損失的狀況.試驗(yàn)步驟如下：①固定好手機(jī)，打開錄音功能；②從肯定高度由靜止釋放乒乓球；③手機(jī)記錄下乒乓球與臺(tái)面碰撞的聲音，其隨時(shí)間（單位：s）的改變圖像如圖所示.依據(jù)聲音圖像記錄的碰撞次序及相應(yīng)碰撞時(shí)刻，如下表所示.碰撞次序1234567碰撞時(shí)刻（s）1.121.582.002.402.783.143.47依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答下列問題：（1）利用碰撞時(shí)間間隔，計(jì)算出第3次碰撞后乒乓球的彈起高度為0.20m（保留2位有效數(shù)字，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80m/s2）.（2）設(shè)碰撞后彈起瞬間與該次碰撞前瞬間速度大小的比值為k，則每次碰撞損失的動(dòng)能為碰撞前動(dòng)能的1－k2倍（用k表示），第3次碰撞過程中k＝0.95（保留2位有效數(shù)字）.（3）由于存在空氣阻力，第（1）問中計(jì)算的彈起高度高于（填“高于”或“低于”）實(shí)際彈起高度.解析（1）第3次碰撞到第4次碰撞用時(shí)t0＝2.40s－2.00s＝0.40s，依據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知第3次碰撞后乒乓球彈起的高度為h0＝12g（t02）2＝12×9.8×0.22m（2）設(shè)碰撞后彈起瞬間的速度為v2，碰撞前瞬間的速度為v1，由題意知v2v1＝k，則每次碰撞損失的動(dòng)能與碰撞前動(dòng)能的比值為12mv12－12mv2212mv12＝1－（v2v1）2＝1－k2，第3次碰撞前瞬間的速度為第2次碰后從最高點(diǎn)落地瞬間的速度，即v＝gt＝（2（3）由于存在空氣阻力，乒乓球在上升過程中受到向下的阻力和重力，依據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒可知，彈起后