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1、一、基本实验要求1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pm1v1m2v2及碰撞后的动量p m1v1 m2v2，看碰撞前后动量是否守恒2实验器材斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、重垂线、刻度尺等3实验步骤实验原理图(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)按照实验原理图安装实验装置调整、固定斜槽使斜槽底端水平名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 10 页 -(3)白纸在下，复写纸在上且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
2、 次用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面圆心P 就是小球落点的平均位置(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10 次用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M 和被撞小球落点的平均位置N.如实验原理图所示(6)连接 ON，测量线段OP、OM、ON 的长度 将测量数据填入表中最后代入m1OPm1OMm2ON，看在误差允许的范围内是否成立(7)整理好实验器材放回原处(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒二、规律方法总结1数据处理验证表达式：m1v1m2v2m1v1 m2v2.2注意事项(1)前提条件：保证碰撞是一
3、维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动(2)利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即 m1m2，防止碰后 m1被反弹1(2016 杭州质检)如图甲所示，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，启动打点计时器甲车受到水平向右的冲量运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 10 页 -纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图乙所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车运动速度大小为_ m/s，甲、乙两车的质量比m甲m乙_解析：由纸带及刻度尺可得碰前甲车的速度为
4、v1121030.02m/s0.6 m/s.碰后两车的共同速度v281030.02m/s 0.4 m/s.由动量守恒定律有m甲v1(m甲m乙)v2.由此得甲、乙两车的质量比m甲m乙v2v1v20.40.60.421.答案：0.621 2(2014课标全国卷)现利用如图所示的装置验证动量守恒定律在图中，气垫导轨上有 A、B 两个滑块，滑块A 右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块 B 左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间实验测得滑块A 的质量 m10.310 kg，滑块 B 的质量 m20.108 kg，遮光片的宽
5、度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 Hz.将光电门固定在滑块B 的右侧，启动打点计时器，给滑块A 一向右的初速度，使它与B 相碰碰后光电计时器显示的时间为 tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图所示名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 10 页 -若实验允许的相对误差绝对值碰撞前后总动量之差碰前总动量 100%最大为 5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程解析：按定义，物体运动的瞬时速度大小为v st，式中 s为物块在很短时间 t 内走过的路程，设纸带上打出相邻两点的时间间隔为 tA，则tA1f0.02 s，tA可视为很
6、短，设在 A 碰撞前后瞬时速度大小分别为v0、v1，将式和图给实验数据代入式可得v04.001020.02m/s2.00 m/s，v11.941020.02m/s0.970 m/s.设 B 在碰撞后的速度大小为v2，由式有v2dtB.代入题所给的数据可得v2 2.86 m/s.设两滑块在碰撞前后的动量分别为p 和 p，则 pm1v0，p m1v1m2v2.两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为ppp100%.联立式并代入有关数据，可得 1.7%5%.因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律答案：见解析名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 10 页 -1(201
7、5咸阳模拟)在“验证动量守恒定律”的实验中，实验装置的示意图如图所示实验中，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，小球所受阻力越小，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，两球相碰时，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解析：入射小球释放点越高，入射球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力的影响相对减小，可以较好地满足动量守恒的条件，也有利于减少测量水平位移时的相对误差，从而使实验误差减小，选项C
8、正确答案：C 2(2016 洛阳模拟)气垫导轨上有A、B 两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz，由图可知：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 10 页 -(1)A、B 离开弹簧后，应该做_运动，已知滑块A、B 的质量分别为200 g，300 g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是_(2)若 不 计 此 失 误，分 开 后，A 的 动 量 大 小 为 _kg m/s，B 的 动 量 的 大
9、小 为_kg m/s，本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是 _解析：(1)A、B 离开弹簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做匀速直线运动，在离开弹簧前A、B 均做加速运动，A、B 两滑块的第一个间隔应该比后面匀速时相邻间隔的长度小(2)周期 T1f0.1 s，vst，由图知 A、B 匀速时速度分别为vA0.09 m/s，vB0.06 m/s，分开后 A、B 的动量大小均为pA 0.018 kg m/s，方向相反，满足动量守恒，系统的总动量为 0.答案：(1)匀速直线A、B 两滑块的第一个间隔(2)0.0180.018A、B 两滑块作用前后总动量相等，
10、均为0 3.气垫导轨(如图所示)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力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如图所示为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以相同间距的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
11、，碰撞前两滑块的动量大小分别为_、_，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 10 页 -两滑块的总动量大小为_；碰撞后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：打点周期为1b，打 s1、s2、s3均用时5b.碰前其中一个滑块的动量p1mv1ms1t abs15 0.2abs1碰前另一个滑块的动量p2mv2ms3t abs35 0.2abs3，故碰前总动量p p1 p20.2ab(s1s3)，同理碰后总动量p 2ms2t0.4abs2.答案：0.2abs10.2abs30.2ab(s1s3
12、)0.4abs2 4(2015 长沙模拟)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 点离水平桌面的距离为b，C 点与桌子边沿间的水平距离为c.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 10 页 -
13、(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)的分析可以写出动量守恒的方程2m1ah2m1bhm2cH h.答案：(1)弹性球 1、2 的质量 m1、m2立柱高 h桌
14、面高 H(2)2m1ah2m1bhm2cH h5(2016临汾模拟)如图所示，用“碰撞实验器”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(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题A小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度H名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 10 页 -C小球做平抛运动的射程(2)(多选)图中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影实验时，先让入射球m1多次从斜轨上 S 位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道
15、的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S 位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球m1开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE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_(用(2)中测量的量表示)(4)经测定，m145.0 g，m27.5 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 p1，则 p1p1 _11；若碰撞结束时m2的动量为 p2，则 p1 p2 11_实验结果说明，碰撞前、后总动量的比
16、值p1p1 p2为_解析：(1)小球离开轨道后做平抛运动，由H 12gt2知 t2Hg，即小球的下落时间一定，则初速度vxt可用平抛运动的水平射程来表示，选项C 正确(2)本实验要验证的是m1OMm2ONm1OP，因此要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程OM 和 ON，而要确定水平射程，应先分别确定两个小球落地的平均落点，没有必要测量小球m1开始释放的高度h 和抛出点距地面的高度H.故应完成的步骤是 A、D、E.(3)若动量守恒，应有m1v1m2v2m1v0(v0是 m1单独下落离开轨道时的速度，v1、v2是名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 10 页 -
17、两球碰后m1、m2离开轨道时的速度)，又 vxt，则有 m1OMtm2ONtm1OPt，即 m1 OMm2ON m1OP.(4)碰前 m1的动量 p1m1v0m1OPt，碰后 m1的动量 p1 m1v1m1OMt，则 p1p1 OP OM 14 11；碰后m2的动量p2 m2v2m2ONt，所以p1 p2(m1OM)(m2ON)112.9；碰撞前、后总动量的比值p1p1 p2m1OPm1OMm2ON1.01.答案：(1)C(2)ADE(3)m1OM m2 ONm1OP(4)142.91.01 6(2016廊坊模拟)某同学用如图所示装置来研究碰撞过程，第一次单独让小球a 从斜槽某处由静止开始滚下落地点为P，第二次让 a 从同一位置释放后与静止在斜槽末端的小球 b发生碰撞 a、b 球的落地点分别是M、N，各点与O 的距离如图所示该同学改变a 的释放位置重复上述操作由于某种原因他只测得了a 球的落地点P、M到 O 的距离分别为22.0 cm、10.0 cm.求 b球的落地点N到 O 的距离解析：设 a球的质量为m1，b 球的质量为m2，碰撞过程中满足动量守恒定律m1OMm2ONm1OP，解得 m1m241.改变 a 的释放位置，有 m1OM m2ON m1OP，解得 ON 48.0 cm.答案：48.0 cm 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 10 页 -