金版学案高考物理一轮复习 习题第十四章 碰撞与动量守恒定律 实验十六 验证动量守恒定律doc.docx

1、金版学案高考物理一轮复习 习题第十四章 碰撞与动量守恒定律 实验十六 验证动量守恒定律doc 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pm1v1m2v2，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(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

2、滚下，重复10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：m1v1m2v2m1v1m2v2.2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v1m/s0.6 m/s.碰后两车的共同速度v2m/s0.4 m/s.由动量守恒

4、定律有m甲v1(m甲m乙) v2.由此得甲、乙两车的质量比.答案：0.6212(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.

5、500 ms，碰撞前后打出的纸带如图所示若实验允许的相对误差绝对值最大为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，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 tA0.02 s，tA可视为很短，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v0m/s2.00 m/s，v1m/s0.970 m/s.设B在碰撞后的速度大小为v2，由式有v2.代入题所给的数据可得v22.86 m/s.设两滑块在碰撞前后的动量分别为p和p，则pm1v0，pm1v1m2v2.两滑块在碰撞前后总动量相对

6、误差的绝对值为100%.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1(2015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

7、，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正确答案：C2(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：(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

8、量的大小为_kgm/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T0.1 s，v，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pA0.018 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)0.0180.018A、B两滑块作用前后总动量相等，均为03. 气垫导轨(如图所示)

9、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，碰撞前两滑块的动量大小分别为_、_，

10、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，打s1、s2、s3均用时.碰前其中一个滑块的动量p1mv1ma0.2abs1碰前另一个滑块的动量p2mv2ma0.2abs3，故碰前总动量pp1p20.2ab(s1s3)，同理碰后总动量p2m0.4abs2.答案：0.2abs1 0.2abs3 0.2ab(s1s3) 0.4abs24(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

11、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. (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

12、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2m12m1m2. 答案：(1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面高H(2)2m12m1m25(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HC小球做平抛运动的射程(

13、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

14、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p1p211_实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为_解析：(1)小球离开轨道后做平抛运动，由Hgt2知t，即小球的下落时间一定，则初速度v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

15、单独下落离开轨道时的速度，v1、v2是两球碰后m1、m2离开轨道时的速度)，又v，则有m1m2m1，即m1OMm2ONm1OP.(4)碰前m1的动量p1m1v0m1，碰后m1的动量p1m1v1m1，则p1p1OPOM1411；碰后m2的动量p2m2v2m2，所以p1p2(m1OM)(m2ON)112.9；碰撞前、后总动量的比值1.01.答案：(1)C (2)ADE (3)m1OMm2ONm1OP(4)142.91.016(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m1OMm2ONm1OP，解得ON48.0 cm.答案：48.0 cm