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1、学习必备欢迎下载实验 13:验证动量守恒定律【例 1】如图实所示,在做 “ 验证动量守恒定律” 实验时 ,入射小球在斜槽上释放点的高低直接影响实验的准确性,下列说法正确的有（）A.释放点越高 ,两球相碰时相互作用的内力越大,外力（小支柱对被碰小球作用力）的冲量就相对越小,碰撞前后总动量之差越小,因而误差越小B.释放点越高,入射小球对被碰小球的作用力越大,小支柱对被碰小球作用力越小C.释放点越低 ,两球飞行 的水平距离越接近,测量水平位移的相对误差就小D.释放点越低 ,入射小球速度越小,小球受阻力就小,误差就小答案A 【例 2】如右图所示 ,在做 “ 碰撞中的动量守恒” 的实验中 ,所用钢球质量
2、m1=17 g,玻璃球的质 量为 m2=5.1 g,两球的半径均为r=0.80 cm,某次实验得到如下图所示的记录纸（最小分度值为1 cm）,其中 P 点集为入射小球单独落下10 次的落点 ,M 和 N 点集为两球相碰并重复10 次的落点 ,O 是斜槽末端投影点. （1）安装和调整实验装置的两点主要要求是: . （2）在图中作图确定各落点的平均位置,并标出碰撞前被碰小球的投影位置O . （3） 若小球飞行时间为0.1 s,则入射小球碰前的动量p1= kg m/s,碰后的动量p1=kg m/s, 被碰小球碰后的动量p2=kg m/s（保留两位有效数字）答案（1）斜槽末端要水平,小支柱到槽口的距离
3、等于小球直径且两小球相碰时球心在同一水平线上（2）略（3） 0.0 34 0.020 0.013 【例 3】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,继续精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页学习必备欢迎下载做匀速运动 .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）若已测得打点纸带如图（b）所示 ,并测得各计数
4、点间距（已标在图示上）.A 为运动的起点 ,则应选段来计算 A 碰前的速度 .应选段来计算A 和 B 碰后的共同速度（以上两空选填“AB ” 或“BC ” 或“CD ” 或“DE ” ）. （2）已测得小车A 的质量 m1=0.4 kg,小车 B 的质量为m2=0.2 kg,则碰前两小车的总动量为kg m/s,碰后两小车的总动量为kg m/s. 答案（1）BC DE （2）0.420 0.417 【例 4】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 的气垫导轨和滑块A 和 B 验
5、证动量守恒定律 ,实验装置如图所示,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A 的左端至C 板的距离L1; e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块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 挡板时计时结束,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及其符号是. （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
6、大小并不完全相等,产生误差的原因有（至少答 出两点） . 答案A、 B 两滑块被压缩的弹簧弹开后,在气垫导轨上运动时可视为匀速运动,因此只要测出A 与 C 的距离 L1,B 与 D 的距离 L2及 A 到 C,B 到 D 的时间 t1和 t2.测出两滑块的质量,就可以用 mA11tL=mB22tL验证动量是否守恒.（ 1）实验中还应测量的物理量为B 与 D 的距离 ,符号为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页学习必备欢迎下载L2. （2）验证动量守恒定律的表达式是mA11tL=mB22tL,产生误差的原因:L1、L2、
7、mA、mB的数据测量误差.没有考虑弹簧推动滑块的加速过程.滑块并不是标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力. 1.在做 “ 碰撞中的动量守恒” 的实验中 ,入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放,这是为了使（）A.小球每次都能水平飞出槽口B.小球每次都以相同的速度飞出槽口C.小球在空中飞行的时间不变D.小球每次都能对心碰撞答案B 2.在“ 验证动量守恒定律实验” 中,下列关于小球落点的说法,正确的是（）A.如果小球每次从同一点无初速度释放,重复几次的落点一定是重合的B.由于偶然因素的存在,重复操作时小球落点不重合是正常的,但落点应当比较密集C.测定 P 的位置时 ,如果重复10
8、次的落点分别是P1,P2,P3, ,P10,则 OP 应取 OP1、OP2、OP3、 、OP10的平均值 ,即:OP=1010321OPOPOPOPD.用半径尽可能小的圆把P1、P2、P3, ,P10圈住 ,这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置 P 答案BD 3.如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图. （1）若入射小球质量为m1,半径为 r1;被碰小球质量为m2,半径为 r2,则（）A.m1m2,r1r2 B.m1m2,r1m2,r1=r2 D.m1m2,r1=r2（2）为完成此实验,以下所提供的测量工具中必需的是.（填下列对应的字母）A.直尺B.游标卡尺C.天平D.弹簧秤E.秒表（
9、3） 设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,P 为碰前入射小球落点的平均位置,则关系式（用m1、m2及图中字母表示）成立 ,即表示碰撞中动量守恒. 答案（1）C （2）AC （3）m1OP=m1OM+m2ON4.（2009青岛模拟 ）用半径相同的两小球A、B 的碰撞验证动量守恒定律,实验装置示意如图所示,斜槽与水平槽圆滑连接.实验时先不放B 球,使 A 球从斜槽上精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页学习必备欢迎下载某一固定点C 由静止滚下 ,落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹.再把 B 球静置于水平槽前端边缘处
10、 ,让 A 球仍从 C 处由静止滚下,A 球和 B 球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹.记录纸上的O 点是重垂线所指的位置,若测得各落点痕迹到O 的距离 :OM=2.68 cm,OP=8.62 cm,ON=11.50 cm,并知 A、B 两球的质量比为21,则未放 B 球时 A 球落地点是记录纸上的点,系统碰撞前总动量p 与碰撞后总动量p 的百分误差ppp= %（结果保留一位有效数字） . 答案P 2 5.某同学用图实甲所示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
11、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末端的地方 ,让 A 球仍从位置G 由静止开始向下运动,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.在图甲中 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,本次实验必须进行测量的有（）A.测量 A 球和 B 球的质量（或两球质量之比）B.测量 G 点相对于水平槽面的高度C.测量
12、R 点相对于水平地面的高度D.A 球和 B 球碰撞后 ,测量 A 球落点位置到O 点的距离E.水平槽上未放B 球时 ,测量 A 球落点位置到O 点的距离F.测量 A 球或 B 球的直径答案（1）64.7 （2）ADE 6.如图所示装置来验证动量守恒定律,质量为 mA的钢球 A 用细线悬挂于O 点,质量为 mB的钢球 B 放在离地面高度为H 的小支柱N 上,O 点到 A 球球心的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页学习必备欢迎下载距离为 L,使悬线在A 球释放前伸直 ,且线与竖直线夹角为 ,A 球释放后摆到最低点时恰与B
13、 球正碰 ,碰撞后 ,A 球把轻质指示针OC 推移到与竖直线夹角 处,B 球落到地面上 ,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,保持 角度不变 ,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B 球的落点 . （1）图中 s 应是 B 球初始位置到的水平距离 . （2）为了验证两球碰撞过程动量守恒,应测得的物理量有: . （3）用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量:pA= ,pA=,pB= ,pB= . 答案（1）落点（2） 、 、L、H （3） mA)cos1 (2gLmA)cos1 (2gL0 mBsHg2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页