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1、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m1=17 g,玻璃球的质 量为 m2=5
2、.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
3、.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,继续名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -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
4、”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
5、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
6、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,符号为名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -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、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.
7、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 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
8、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（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,
9、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 球从斜槽上名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -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,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
10、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
11、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 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 球球心的名师资料
12、总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -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 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名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -