1、第六章 动量及动量守恒定律第三讲 实验七：验证动量守恒定律课时跟踪练1某同学用如图所示的装置通过半径相同的 A、B 两球(m AmB)的碰撞来验证动量守恒定律对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：入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力的影响相对减小，可以较好
2、地满足动量守恒的条件，也有利于减小测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，选项 C 正确答案：C2.在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球 a 的质量为 m1，被碰球 b 的质量为 m2，两小球的半径均为 r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是( )A入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球B要验证的表达式是 m1ONm 1OMm 2OPC要验证的表达式是 m1OPm 1OMm 2OND要验证的表达式是 m1(OP2r)m 1(OM2r) m 2ON解析：在此装置中，应使入射球的质量大于被碰球的质量，防止反弹或静止，故选项 A 错；两球做平抛运动时都具有相同的
3、起点，故应验证的关系式为 m1OPm 1OMm 2ON，选项 C 对，选项 B、 D 错答案：C3某同学用如图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 次其中 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
4、置，且平行于 G、R、O 所在的平面，米尺的零点与 O 点对齐图甲 图乙(1)碰撞后 B 球的水平射程应取为_cm.(2)(多选)在以下选项中，本次实验不需要进行的测量是_A水平槽上未放 B 球时，测量 A 球落点位置到 O 点的距离B 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 球或 B 球的直径D测量 A 球与 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解析：(1) 用最小的圆将所有点圈在里面，圆心位置即为落点平均位置，找准平均位置，读数时应在刻度尺的最小刻度后面再估读一位读数为 54.7 cm.(2)以平抛时间为时间单位，则平抛的水平距
5、离在数值上等于平抛初速度设 A 未碰 B 时 A 球的水平位移为 xA，A、B 相碰后 A、B两球的水平位移分别为 xA、x B，A、B 质量分别为 mA、m B，则碰前 A 的动量可写成 p1m AxA，碰后 A、B 的总动量为p2m AxAm BxB，要验证动量是否守恒，即验证 p1 与 p2 两动量是否相等所以该实验应测量的物理量有 mA、m B、x A、x A、x B.故选项 C、 E 不需测量答案：(1)54.7(54.055.0 均对) (2)CE4.如图为“验证动量守恒定律”的实验装置(1)(多选)下列说法中符合本实验要求的是_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
6、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、刻度尺和秒表(2)实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为 O 点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球平均落点位置为 M、P、N，并测得它们到 O 点的距离分别为 OM、OP 和 ON.已知入射球的质量为 m1，靶球的质量为 m2，如果测得 m1OMm 2ON 近似等于_，则认为成功验证了碰撞中的动量守恒解析：(1) 入射球应比靶球质量大，A 错；本题用小球水平位移代替速度，所以不用求出具体时间，所以不需要秒表，D 错(2)若动量守恒，碰撞后两球的总动量应该等于不放靶球
7、而让入射球单独下落时的动量，入射球单独下落时的动量可用 m1OP 表示答案：(1)BC (2)m 1OP5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：图甲图乙(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_kgm/s，B 的动量的大小为_kgm/s，本实
8、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 T 0.1 s，v ，由题图知 A、B 匀速时速度分别为1f xtvA 0.09 m/s，v B0.06 m/s，分开后 A、B 的动量大小均为 p0.018 kgm/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)0.018 0.018 A 、 B 两滑块作用前后总动量不变，均
9、为 06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 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动他设计的装置如图甲所示在小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为 50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力图甲图乙(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上) 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”“BC”“CD”或“ DE”)(2)已测得小车 A 的质量 m10.4 kg，小车 B 的质量为
10、 m20.2 kg，则碰前两小车的总动量为_ kgm/s，碰后两小车的总动量为_ kgm/s.解析：(1) 从分析纸带上打点的情况看，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 段计算小车 A 碰前的速度从CD 段打点的情况看，小车的运动情况还没稳定，而在 DE 段内小车运动稳定，故应选用 DE 段计算 A 和 B 碰后的共同速度(2)小车 A 在碰撞前速度v0 m/s1.050 m/s，BC5T 10.5010 250.02小车 A 在碰撞前的动量p0m 1v00.41.050 kgm/s0.420 kgm/s，碰
11、撞后 A、B 的共同速度v m/s0.695 m/s，DE5T 6.9510 250.02碰撞后 A、B 的总动量p(m 1m 2)v(0.2 0.4)0.695 kgm/s0.417 kgm/s.答案：(1) BC DE (2)0.420 0.4177为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量) ，某同学选取了两个材质相同，体积不等的立方体滑块 A 和 B，按下述步骤进行实验：步骤 1：在 A、B 的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；步骤 2：安装好实验装置如图，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽
12、的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；步骤 3：让滑块 B 静置于水平槽的某处，滑块 A 从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到 A、B 停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；步骤 4：多次重复步骤 3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图所示(1)由图分析可知，滑块 A 与滑块 B 碰撞发生的位置 _在 P5、P 6 之间在 P6 处在 P6、P 7 之间(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是_A、 B 两个滑块的质量 m1 和 m2滑块 A 释放时距桌面的高度频闪照相的周期照片尺寸和实际尺寸的比例照片上测得的 x4
13、5、 x56 和 x67、x 78照片上测得的 x34、 x45、x 56 和 x67、x 78、x 89滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式_(3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：_.解析：(1) 由题图可得 x123.00 cm，x 232.80 cm，x 342.60 cm，x 452.40 cm， x562.20 cm，x 671.60 cm，x 781.40 cm，x 891.20 cm.根据匀变速直线运动的特点可知 A、B 相撞的位置在 P6 处(2)为了探究 A、B 相撞前后动量是否守恒，就要得到碰撞前后的动量，所以要测量 A、B 两个滑块的质量
14、 m1、m 2 和碰撞前后的速度设照相机拍摄时间间隔为 T，则 P4 处的速度为v4 ，P 5 处的速度为 v5 ，因为 v5 ，所x34 x452T x45 x562T v4 v62以 A、 B 碰撞前在 P6 处的速度为 v6 ；同理可得碰x45 2x56 x342T撞后 AB 在 P6 处的速度为 v6 .若动量守恒则有2x67 x78 x892Tm1v6(m 1m 2)v6，整理得 m1(x452x 56x 34)(m 1m 2)(2x67x 78x 89)因此需要测量或读取的物理量是.(3)若碰撞前后都做匀速运动则可提高实验的精确度答案：(1) (2) m 1(x452x 56x 34)(m 1m 2)(2x67x 78 x89)(3)将轨道的一端垫起少许，平衡摩擦力，使得滑块碰撞前后都做匀速运动( 其他合理答案也可)