实验-验证动量守恒定律

1、高中物理实验验证动量守恒定律实验练习题1. 某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车 A的前m 端粘有橡皮泥，推动小车 A使之作匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继 续作匀速运动，他设计的具体装置如下列图。在小车A后连着纸 带，电磁打点计时器电源频率为50Hz,长木板垫着小木片用以平衡摩擦 力。假设已得到打点纸带如上图，并j测得各计数点间距标在间上，A为运动起始的 第一点，那么应选 起计算A的碰前速度，应选 来计算A和B碰后的共同速度。以上两格填“ AB 或“BC或“CD或“DE。 已测得小I车A的质量mi，小车B的质量m2，由以上测量结果可得：碰前总动

2、 量=kg- m/s.碰后总动量 =kg m/s2. 某同学用图1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槽末端的地方，让A球仍从位置 G由静止开始滚下，记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图2所示，其中米 尺水平放置。且平行于所在的平面，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，哪些是本次实验必须进行的测量？答：填选项号A. 水平槽上未放B球时，测量A球落

3、点位置到O点的'Kt 1B. A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C. 测量A球a或B球的直径D. 测量A球和B球的质量或两球质量之比E. 测量G点相对于水平槽面的高度3. 用如下列图的装置验证动量守恒， 图中A、B两球的直径均为d，质量分别是为 m1 和 m2. 实验中所必需的测量工具是 A球为入射球，B球为被碰球，两球质量的关系是 m1_m2。 根据题中给出的数据和图中点间距离，动量守恒要验证的关系式是。Ca型H 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

4、C和D的气垫导轨以及滑 块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如下列图弹簧的长度忽略不计，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、meb.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Li。e按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 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挡板时停止计时，记下 A、B分别到达C、D 的运动时间ti和t2。1实验中还应测量的物理量是 o2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

5、完全相等， 产生误差的原因是。3利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请 写出表达式。5. 以下列图所示为气垫导轨。导轨上的两滑块质量相等，两滑块上的挡光片宽度 相同。现将气垫导轨水平放置做“验证动量守恒定律实验。实验中用滑块甲 撞击静止在导轨上的滑块乙，碰撞前滑块乙处于静止状态。第一次在两滑块碰撞端安上弹簧片，第二次在两滑块碰撞端粘上橡皮泥。两次实验时滑块甲碰前 通过光电门计时装置记录的挡光片的挡光时间相等，碰后滑块乙第一次和第二次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间分别为ti ,t2。通过实验验证了这两次碰撞均遵守动量守恒定律，请你判断t1,t2的关系应为t1 t2选

6、填“ >、<或“=大小相等的入射小球和被碰小球的质量均, 利用右图所示的装置和器材能做“验证动量定恒 定律的实验吗？ 。选填“能或“不能如果你选填的是“能，那么你还需要的器材是:如果你选填的是“不能，请简要说明理由:6. 如下列图为 验证碰撞中的动量守恒的实验装置。以下说法中不符合 本实验要求的是。选填选项前面的字母A 入射球比靶球质量大或者小均可，但二者的直径必须相同B. 在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放C. 安装轨道时，轨道末端必须水平D 需要使用的测量仪器有天平和刻度尺实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为0点，经屡次释放入射球，在记录纸上找到

7、了两球平均落点位置为 M、P、N,并测得它们到0点的距离分 别为0M、0P和ON。入射球的质量为 m，靶球的质量为 m2,如果测得 m OM m, ON近似等于，那么认为成功验证了碰撞中的动量守恒。7、如下列图，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、D的气垫导轨以及滑块 A B来验证 动量守恒定律，实验装置如下列图弹簧的长度忽略不计，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) 在滑块A、滑块B间放入一个

8、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) 用刻度尺测出滑块A的左端至板C的距离Li.(e) 按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 A B运动时间的计时器开始工 作当滑块A、B分别碰撞挡板C、D时停止计时，计下滑块 A B分别到达挡板 C、D的运动时间ti和t2。(1) 实验中还应测量的物理量是 。(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 ，由此公式算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因(3) 利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式.的钢球B放在小支柱N8用如下列图装置来验证动量守恒定律，质量为 mB上，球

9、心离地面高度为H ;质量为mA的钢球A用细 线拴好悬挂于0点，当细线被拉直时0点到球心的距 离为L,且细线与竖直线之间夹角 ；球A由静止释放， 摆到最低点时恰与球B发生正碰，碰撞后，A球把轻 质指示针C推移到与竖直夹角为 处，B球落到地面 上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸 D,用来记录球 B的落点.(1) 用图中所示各个物理量的符号表示碰撞前后两球A、B的动量设两球AB碰前的动量分别为Pa、Pb ；碰后动量分别为Pa、Pb )，那么Pa =Pa =； Pb=； Pb =。(2) 请你提供两条提高实验精度的建议： 。9、某同学设计了一个用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

10、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，继续做匀速运 动，他设计的具体装置如下列图.在宀 厂小车 A后连着纸带，电磁打点计时一_器电源频率为50Hz,长木板下垫着'''小木片用以平衡摩擦力.門8 '1010.509_oe (1假设已得到打点纸带如下列图，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，那么应选 起计算A的碰前速度；应选 来计算A和B碰后的共同速度填AB、BC、CD、DE 丨.2已测得小车A的质量mi,小车B的质量m2，由以上测量结果可得:碰前总动量 =kg m/s碰后总动量 =kg m/s10.某同学

11、用图16装置做验证动量守恒定律的实验.先将a球从斜 槽轨道上 某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次;再 把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原 固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重 复10次.本实验必须测量的物理量有以下哪 些A .斜槽轨道末端到水平地面的高度HB. 小球a、b的质量ma、mb C.小球a、 b的半径r D .小球a、b离开斜槽轨道 末端后平抛飞行的时间t E.记录纸上0点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC F. a球的固定释放点到斜槽轨 道末端水平局部间的高度差h小球a、b的质

12、量ma、mb应该满足什么关系？为什么？47放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如 果不是同时落地，对实验结果有没有影响？为什么？这时 小球a、b的落地点依次是图中水平面上的点和占八、为测定未放被碰小球时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻线跟 记录纸上的O点对齐，右图给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB距离应为cm.按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是.11在做碰撞中动量守恒的实验中，需要用到的测量工具有A. 秒表B.毫米刻度尺C.天平D.弹簧秤12. 在做碰撞中的动量守恒的实验中，必须测量的物理量是A. 入射小球和被碰小球的质量B. 入射小球或被碰小球的半径C. 入射小球从静止释

13、放时的起始高度D. 斜槽轨道的末端到地面的高度E. 入射球未碰撞时飞出的水平距离F入射小球和被碰小球碰撞后飞出的水平距离13. 在做“验证动量守恒定律实验时，关于在地面铺纸，以下说法中正确的 选项是A. 铺纸前应查看地面是否平整，无杂物B. 白纸铺在地面上后，在整个实验过程中不能移动C. 复写纸不需要固定在白纸上，测定P点位置时的复写纸，到测定M点位置 时，可移到M点使用D. 在地面上铺纸时，复写纸放在下面，白纸放在上面14. 在“验证动量守恒定律实验中，设入射球、被碰球的质量分别为mi、m2,半径分别为ri、r2，为了减小实验误差，以下说法正确的选项是i=m2， ri>r2i>m

14、2， ri=r2D.入射小球释放点要适当高一C. 降低斜槽的高度些i5.入射球碰前的速度以及被碰球碰后的速度可用其运动的水平位移来表示, 在图中M、N、P是小球的落点.以下说法中正确的选项是6« P A1 - -！'是被碰小球碰前其球心在纸上的垂直投影是碰撞瞬间入射小球的球心在纸上的垂直投影C.被碰球碰后的速度可用O'N表示D. 入射球碰前的速度可用0M表示i6.2006山东淄博重点高中高三月考如下列图，M、N和P为“验证动量守恒 定律实验中小球的落点，入射球质量为 mi，被碰球质量为m2，如果碰撞 中动量守恒，那么有0&MP¥ i (OP-0M )

15、=m2 ON i (OP-OM )=m2 O'Ni (OP+OM )=m2 O'N i OP=m2 (O'N +OM )i7.在做“验证动量守恒定律实验中，关于小球落点的以下说法中正确的选 项是A. 如果小球每一次都从同一点无初速释放，重复几次的落点应当是重合的B. 由于偶然因素存在，重复操作时小球的落点不重合是正常的，但落点应当 比拟密集C. 测定P点位置时，如果重复io次的落点分别为Pi、P2、P3-Pio,那么OP应 取 OPi、OP2、OP3OPio的平均值，即 OP=OPi+OP2+OPio/ioD. 用半径尽量小的圆把Pi、P2、P3Pio圈住，这个圆的圆心

16、就是入射球落点 的平均位置P18. 在“验证动量守恒定律实验中，安装斜槽轨道时，应该让斜槽末端点的切线保持水平，这样做的目的是为了使A. 入射球得到较大的速度B. 入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向C. 入射球与被碰球碰撞时动能无损失D. 入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出19. 在“碰撞中的动量守恒实验中，半径相同的两个小球A、B,其质量之比为mA ： mB=3 : 8,按正确的操作步骤得实验结果如下列图.图中M、P、N为小 球落点，且在同一直线上，0点是斜槽末端所装重垂线的投影点，那么0'点为填“A或“ B球球心的投影点，碰后两球的动量大小之比 为 PA'： pB

17、 ' =.20. 某同学用如下列图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.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 在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A球仍从位置G由静止开始滚下，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，得到 了如下列图的三个落地点.打30一 JOTf1请你表达用什么方法找出落地点的平均位置.并在图中读出OP=.2 mA : mB=2 : 1，碰撞过程中动量守恒，那么由图可以判断出R是球的落地点，P是球的落地点.3

18、用题中的字母写出动量守恒定律的表达式 .21. 把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于光滑的水平桌面上，如下列图.烧断细线，观察两球的运动情况，进行 必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒 .1还必须添加的器材是：2需直接测量的数据是：3用所得数据验证动量守恒定律的关系式是22. 如图a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，当甲车受到水平向右的冲量后，随即启动打点计时器， 甲车运动一段距离后，与静止的乙车正碰并黏在一起运动， 纸带记录下碰撞前甲 车和碰撞后两车运动情况如图b所示，电源频率为50 Hz.那么：碰撞前甲车

19、运 动速度大小为m/s,甲、乙两车的质量比 m甲：m乙为.门 同囚01 I答案：1. BC 段，DE 段，0.42. 0.4172. 164.7 3分，在都给分2ABD 3分全对给分3. 天平、卡尺、毫米刻度尺或米尺；mi>m2； miOP=miOM+m20NL24. 1B的右端至D板的距离L22mAL1 mBL20 测量、时间、距离等存在误差，由于阻力、气t1t2垫导轨不水平等造成误差。学生只要答对其中两点即可能。Ep如A* mB5. <2分能；刻度尺；不能，缺少刻度尺6. 1 A3 分； mOP3分7. (I)B的右端至D板的距离12(2) 吠 0测量时间、距离等存在误差，由于

20、阻力、气垫导轨不水平等造成误差.1 L能 Ep 1(mA-mB8.(1) mA ., 2gL(1 cos )mB、2gL(1 cos ) 0mBS2H2gL(2)让球A屡次从同一位置摆下，求B球落点的平均位置；角取值不要太小；两球A、B质量不要太小；球A质量要尽量比球B质量大9. 1BC DE2m/s10. 1B E2ma>mb防止a球碰撞后反向弹回，再回到碰撞点的过程中因为有摩擦导 致速度减小而影响实验结果。3同时落地、如果不是同时落地，会影响实验结果、A C44.595maOB=maOA+mbOC11、BC12、ABEF13、ABC14、BD15、ABC16、B17、BD18、B19

21、、A 9 : 1120、 1用尽可能小的圆把所有的小球落点都圈在里面，其圆心就是小球落 点的平均位置17.5 cm2B A3mAOQ=mAOP+mBOR21、 1刻度尺、天平、重垂线、复写纸、白纸2两球的质量m1、m2和两球做平抛运动的水平位移 9、S23m1S1=m2S222、0.6 2 : 12022届高考物理一轮复习测试：实验验证动量守恒定律1. 如图14-2 5所示，在“验证动量守恒定律实验中 ，P为入射球A未与被碰球B碰撞 时的落点，M为它与B球碰后的落点，N为B球的落点，这个实验对小球质量 MA和M的要求是MM填“>、“ = 或“v .为了能用OP长度表示球A的初速度，OM和

22、O N长度分别表示球 A与球B的末速度，那么必须做到 ,用图中标出的符号和测出的数据列出验证动量守恒的表达式为 .亦 p解析：为保证A碰后速度仍向右，MA> MB; A、B碰后均为平抛运动,由s = v ,只有t相同, s才能表示v,所以A、B球心碰前必在同一水平线上.答案： > 碰前 A B两球心等高MAO4 MOW MB O' N2. 如图14-2-6 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，当甲车获得某一向右速度时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况

23、如图14 - 2 6所示.电源频率为50 Hz,那么碰撞前甲车运动速度大小为 m/s,甲、乙两车碰撞后的速度大小为 m/s,该碰撞属于碰撞.'|i i nnjl|TFpr"p 1"PqITTTJK11卩11屮ITIjli 1111|ijii1234 芍 恵 了 mi乙图 14 2 6解析：碰撞前后都是匀速直线运动，利用公式V = V求得碰撞前后的速度碰前甲的速度为 V1 = 1.2 cm/0.02 s = 0.6 m/s,碰后共同速度为 V2= 0.78 cm/0.02 s= 0.39 m/s.由于碰后两车成为一个整体，所以其碰撞为完全非弹性碰撞.答案:0.600.

24、39完全非弹性3. 某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻质弹簧，如图14 27 所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒叫 YWiAW m图 14 2 7(1) 该同学还必须有的器材是(2) 需要直接测量的数据是(3) 用所得数据验证动量守恒的关系式是解析：烧断细线后两木块在弹力作用下向相反的方向运动，两木块离开桌面后分别做平抛运动.由平抛运动规律知，两木块在水平方向为匀速运动 ，且运动时间相同，同时落地， 两者水平位移分别为 S1 = V1t1, S2= V2t 2,又11 = 12,假设要验证 m

25、v1= mv2,只需验证 mS1 =msz因此，需要用刻度尺分别测出两者落地点到桌子两侧边的水平距离si、S2,用天平测两者的质量m、m2.答案：(1)刻度尺、天平(2)两物体的质量 m、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离 Si、S2(3) msi = ms?4. 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图乙为某次实验打出的、点迹清晰的两条纸带各自的一局部，在纸 带上以同间距

26、的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度si、S2和sa.假设题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为 、，两滑块的总动量大小为 ;碰撞后的两滑块的总动量大小为 . 重复上述实验，多做几次假设碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，那么动量守恒定律得到验证图 14-2-8解析：动量p= mv，根据v = s/5 T可知两滑块碰前的速度分别为viSib、vzSababsabss，总动量大小为avi av2ab(si Sa);碰撞后两滑块的总动量大小为2av = 2as2/(5 TabS2.abssabsiab( Si Sa)0. 4 abS25.

27、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，继续做匀速运动.他设计的装置如图14 2 9(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) 假设已测得打点的纸带如图14-2 9(b)所示，并测得各计数点的间距(已标在图上).A为运动的起点,那么应选段来计算A碰撞前的速度,应选段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填 AB “C “D或DE). 已测得小车 A的质量m = 0.4 kg,小车B的质量0.2 kg,那么碰前两小车

28、的总动量大小为kg m/s, 碰后两小车的总动量大小为 kg m/s.解析：(1)从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度, 因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算A的碰前速度.从CD段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段小车做匀速运动，故应选用DE段 计算碰后A和B的共同速度.(2) 小车A在碰撞前速度大小为BCvo=错误！ m/s = 1.050 m/s5T小车A在碰撞前动量大小为p0= mAvoX 1.050 kg m/s = 0.420 kg m/s碰撞后A、B共同速度大小为DEv=错误！ m/s = 0.695 m

29、/s5 I碰撞后A、B的总动量大小为p= ( m+ mB) v = (0.2 + 0.4) X 0.695 kg m/s = 0.417 kg m/s.答案：(1) BC DE6. 如图14 2 10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点离水平桌面的高度为a, B点离水平桌面的高度为b,c.此外,图 14 2 10(1)还需要测量的量是和.(2