验证动量守恒定律

1、实验七：验证动量守恒定律1、实验目的： (1)验证两小球碰撞中的动量守恒；(2)掌握实验操作步骤和所需的实验仪器的性能； (3)知道实验注意事项，会进行误差分析，并在实验中尽量减小误差。2、实验原理： 质量为m1和m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有m1v1 = m1 + m2。因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，则小球的水平速度若用飞行时间作时间单位，在数值上就等于小球飞出的水平距离所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入公式就可验证动量守恒定律。3、实验器材 斜槽、大小相等而

2、质量不同的小球两个、重锤线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规。4、实验步骤 (1)先用天平测出小球质量m1、m2。 (2)如图1所示，安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽水平方向的末端调节实验装置使两个相碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心联机与轨道末端的切线平行，以确保碰撞后的速度方向水平。 (3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。 (4)在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球被碰前的位置，如图 所示。 (5)先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处自由滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆，把所有的小球落点围在里面，

3、圆心就是入射球不碰撞时的落地点P。 (6)把被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从同一高度处自由滑下，使它们发生正碰，重复10次，仿步骤求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。(7) 用刻度尺量出线段、的长度。把两小球的质量和相应的速度数值代入m1= m1+m2，看是否成立 (8)整理实验器材，放回原处。5、数据处理入射球、被碰球都是从同高度开始做平抛运动，故它们平抛运动的时间都相同，设为t，入射球从斜槽轨道上某点由静止释放后，落在P点，它平抛运动的起点为斜槽轨道的末端，共平抛运动的水平位移为，水平速度v=，入射球从斜槽轨道上的同一点由静止释放，与被碰球碰撞后分别落在M、N点，它们

4、的水平速度分别为v1=，v2=，如果动量守恒，则应有m1v1 = m1 + m2，亦即m1= m1+ m2，只要证明这个关系正确，就验证了机械能守恒。6、注意事项 (1)斜槽末端的切线必须水平。 (2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 (3)入射球质量应大于被碰球的质量。 (4)实验过程中实验桌、斜槽、记录所用自纸的位置要始终保持不变。斜槽末端必须水平，检验方法是把小球放在斜槽末端平轨道上任何位置，看其能否保持静止状态7、误差分析 实验所研究的过程是两个不同质量的金属球发生水平正碰，因此“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。实验中两球球心高度不在同一水平面上，给实验带

5、来误差每次静止释放入射球的释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小，应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。本实验代入计算的量并不多，只有小球的质量和碰撞前后两个小球平抛的水平位移，因此质量的测量和水平位移的测量是产生误差的主要原因，应尽量准确。【试题解析】 例1 在“验证动量守恒定律”的实验中，应选用下列器材中的( ) A碰撞实验器(包括斜槽、支柱、重垂线和两个小球)、米尺和游标卡尺、圆规、白纸、复写纸及压块 B碰撞实验器、弹簧秤及吊盘、米尺、游标卡尺、秒表、圆规、白纸、复写纸及压块 C碰撞实验器、托盘天平及砝码、米尺和游标卡尺、秒表、圆规、白纸、复写纸及压块 D碰撞

6、实验器、托盘天平及砝码、米尺和游标卡尺、圆规、白纸、复写纸及压块 解析 本实验所需器材除碰撞实验器中包括的斜槽、支柱、重垂线和入射小球、被碰小球外，还应选取D中所列器材，这是因为要用天平及砝码分别测量两个小球的质量，并确定质量大的小球作为人射小球；用游标卡尺测两个小球的直径；用米尺分别测量入射小球和被碰小球落地点的位置；用圆规确定两个小球多次落地点的平均位置；用压块压住铺在地板上面的白纸及复写纸以确定小球落地的点迹应选D组器材例2 在“验证动量守恒定律”的实验中，设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量，试分析说明为什么可以这样做 解析 本实验中两小球的碰撞是水平方向上的对心正碰，碰撞前后两

7、球的速度都沿水平方向且在同一条直线上，故两球飞离槽口后均做平抛运动由平抛运动性质可知，平抛物体水平初速度v0=x是物体落地点与抛出点的水平距离，t是物体下落高度h所用的时间，只要物体下落高度相同，它们飞行的时间就相同如果用物体飞行的时间做时间单位，物体在水平方向的距离在数值上就等于物体在水平方向上的速度值本实验中小球下落高度相同，下落时间t相同，所以小球落地点与抛出点的水平距离就表示小球初速度的大小，因此动量守恒式m1v1 = m1 + m2就变为m1= m1+m2，所以测量出水平距离，就替代了水平速度v1、和的测量例3 某同学用如图2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

8、中PQ是斜槽，QR为水平槽实验时先使A球从斜槽上某固定位置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，图中O点是水平槽末端及在记录纸上的垂直投影点B球落点痕迹如图3所示，其中米尺水平放置且平行于G、R、O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 。 (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量 A水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 BA球与B球碰撞后，测量A球

9、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 解析 (1)图中画出了B球的10个落点位置，实验中应取平均位置方法是：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答案是64.7cm(64.2cm到65.2cm均认为是正确的)。 (2)本实验的装置将教材上的实验装置作了微小变化，把放被碰小球的支座去掉，而把被碰小球放在靠近槽末端的地方，使得被碰小球B和入射小球A都从O点开始做平抛运动，且两球平抛时间相同以平抛时间为时间单位，则平抛的水平距离在数值上等于平抛初速度

10、设A未碰B，平抛水平位移为sA；A、B相碰后，A、B两球的水平位移分别为sA、sB，A、B质量分别为mA、mB，则碰前A的动量可写成msA，碰后A、B总动量为msA+msB，要验证动量是否守恒，即验证以上两动量是否相等所以该实验应测量的物理量有mA、mB、sA、sA、sB，即A、B、D例4 如图4所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是m0的滑块A、B做验证“动量守恒定律”的实验，实验步骤如下： (1)把两滑块A、B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态 (2)按下电钮，使

11、电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，在A与C或B与D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C运动时间t1，B至D运动时间t2 (3)重复几次，取t1、t2的平均值 在调整气垫导轨时应注意 ； 应测量的数据还有 ； 只要关系式 成立，即可验证动量守恒 解析 用水平仪测量使导轨水平；A左端至C的距离l1，B右端至D的距离l2；(m0+m)m0 由于滑块和气垫导轨间的摩擦力很小，因此可以忽略不计，可认为滑块在导轨上做匀速直线运动因此，两滑块作用后的速度可分别表示为vA=，vB=。若(m0+m)m0成立，则(m0+m) vAm0 vB成立，即动量守恒。【实验拓展】1利用本实验验证

12、碰撞中的动能守恒 例5 在做“碰撞中的动量守恒”的实验中，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点，今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2(m1>m2)，仍让球m1从同一斜槽高度滚下，并与球m1正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N，已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。根据小球的落点情况，若等式= 成立，则可证明碰撞中系统的动能守恒。 解析 若碰撞中系统动量和动能都守恒，则有m1= m1+ m2 m12=m12+m22 由式得m1 (-)=m2 由式得m1 (2-2)=m22 ÷得：=+故等式=+成立，便可证明碰撞中系统的动能守恒。2用打点计时器验证动

13、量守恒定律例6 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5 (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50Hz，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5 (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”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=0.2kg

14、，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 解析 本题通过纸带可求得碰撞前后小车的速度，具体计算碰撞前后的动量大小，从而达到用打点计时器研究动量守恒定律的目的 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段小车运动稳定，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v0=m/s=1.050 m/s小车A在碰撞前动量p0=mAv0=0.40×1.050kg&#

15、183;m/s=0.420 kg·m/s碰撞后A、B共同速度v=m/s=0.695 m/s 碰撞后A、B的总动量p=(mA+mB) v=(0.20+0.40)×0.695 kg·m/s=0.417 kg·m/s 3与物理的摆动结合验证动量守恒定律例7 用如图6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

16、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= 。 解析 (1)对照基本实验可知，本方法的实验原理与基本实验原理相同，仅将A球代替原入射小球s应是B球初始位置到落点的水平距离 (2)不难想到为验证动量守恒，必须测量mA、mB。为测得入射球碰撞前后速度，根据机械能守恒定律，mgL(1-cos)=mv12；mgL(1-cos)=mv12。故必须测量、L；同理，B碰后做平抛运动，

17、为测量碰后B的速度v2，还必须测量H。 (3)由(2)知pA = mA, pA= mA，pB=0，pB= mBs。【考点训练】1在做“验证动量守恒定律”实验中，需要用的测量工具有 ( ) A秒表 B毫米刻度尺 C天平 D弹簧秤2在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，不是产生误差的主要原因( ) A碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是绝对沿水平方向 B小球在空气中飞行时受到空气阻力 C通过复写纸描得的各点，不是理想的点，有一定的大小，从而带来作图上的误差 D测量长度时有误差3以下说法中正确的是 ( ) A在地面上铺白纸前应查看地面是否平整和有无杂物 B白纸

18、铺在地上后，在实验的整个过程中都不能移动 C复写纸不需要固定在白纸上，测定户点位置时用的复写纸，待到测定M点的位置时，可移到M点使用 D复写纸必须用能覆盖整张白纸的大复写纸4在“验证动量守恒定律”实验中，下列关于小球落点的说法中，正确的是 ( ) 如果小球每次从同一高度无速度释放，重复几次的落点是一定的 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 测定P点位置时，如果重复10次的落点分别为P1、P2、P3、P4、P10，则P应取O P1、O P2、O P3、O P4、O P10的平均值，即OP=用半径尽量小的圆把P1、P2、P3、P4、P10，圈住，这个圆的圆心是

19、入射小球落点的平均位置PA BC D5在“验证动量守恒定律”实验中，让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞，则 (1)两小球质量的关系应满足 ( ) Aml=m2 Bm1>m2 Cml<m2 D没有限制 (2)实验必须满足的条件是 ( ) A斜槽轨道必须是光滑的 B斜槽轨道末端的切线是水平的 C入射小球每次都从同一高度由静止滚下 D碰撞的瞬间，入射小球与被碰小球的球心连线与斜槽轨道末端的切线相平(3)实验中必须测量的量是 ( ) A小球的质量m1和m2 B小球半径r1和r2 C桌面离地的高度" D小球起始高度 K从两球相碰到两球

20、落地的时间 F小球m1单独滚下的水平距离 G两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离6某同学利用计算机模拟A、B两球碰撞来验证动量守恒，已知A、B两球质量之比为2：3，用A作入射球，初速度为v1=1.2m/s，让A球与静止的B球相碰，若规定以v1的方向为正，则该同学记录碰后的数据中，肯定不合理的是次数ABCDv1/m·s-20.480.60-1.200.24v 2/m·s-20.480.401.600.967如图7所示，斜槽末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点，今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2(m1>m2)，仍让球m1从同一斜槽高度滚下，并

21、与球m1正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N，已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点问： (1)若碰撞中动量守恒，应满足的关系式为 (2)若ml=20g，m2=l0g，=30cm，=10.0cm，=40.0cm，试判断动量是否守恒8本实验入射小球m1=15g，被碰小球m2=10g，由实验测得它们在碰撞前后的st如图8所示，则入射小球碰撞前的动量是 ，入射小球在碰撞后的动量是 ，被碰小球的动量是 ，由此得出结论 。9为了验证两小球A和B在碰撞中的动量守恒，采用图9 (a)中所示的装置进行实验图9(b)为某次碰撞实验得到的在白纸上记录的两小球落点图请根据图9 (b)中的落点位置关系，分

22、析这次实验中存在的一个问题是 ，为了克服这个问题，应采用的调整措施是 10在“验证动量守恒定律”的实验中，入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的下列说法中，正确的是( ) A释放点越低，小球受阻力小，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，对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，碰撞前后系统的动量之差越小，误差小 D释放点越高，入射小球对被碰小球的作用越小，误差越小【答案与提示】1BC2B3ABC4B5(1)为防止反弹造成人射球返回斜槽，要求人射球质量大于被碰球质量，即m1>m2，故选B (2)为保证两球从

23、同一高度做平抛运动，实验中要求斜槽轨道末端的切线要调成水平；为保证实验有较好的重复性以减小误差，实验中要求人射球每次从同一高度滚下；为保证两球发生一维正碰，实验中要求调节装置使两球在碰撞瞬间在同一高度因本实验验证的是碰撞前后动量守恒，故不需要斜槽轨道必须光滑，故选B、C、D (3)本实验必须测量的是两小球质量m1和m2，半径r1和r2，入射球m1单独滚下的水平距离和两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离因小球脱离轨道口后做的是相同高度的平抛运动，因此，两球碰后落地时间相等，两小球水平分运动的时间也相等，故可以利用水平距离的测量代替速度的测量，所以不需要测量桌面离地的高度及两小球碰后落地的时间因验

24、证的是碰撞前后的动量是否守恒，所以，小球起始高度也不须测量，故选A、B、F、C。6根据碰撞特点：动量守恒、碰撞后机械能不增加、碰后速度特点可以判断不合理的是BC7(1)m1= m1+ m2 (2)守恒81.5×10-2 kg·m/s 7.5×10-3 kg·m/s 7.5×10-3 kg·m/s 动量守恒9AB碰撞不是正碰 应使两球相碰时球心等高，并且球心连线与轨道末端直线平行10本实验中产生误差的主要来源是：两球相碰时水平方向其他外力(如支柱的阻力等)的影响，水平位移的测量不准确以及没有保证一维碰撞条件等释放点越高，入射球碰前速度越

25、大，相碰时内力越大，支柱阻力影响相对减小同时，水平位移也越大，测量水平位移时的相对误差也减小，故C正确释放点越低，入射球碰前速度越小，碰后水平位移也小，测量时相对误差增大同时，支柱对被碰小球的阻力大小与入射球释放点的高低无关，在释放点较低的情况下，两球碰撞时的相互作用力较小，支柱阻力的影响就相对较大故A，B，D均错答案选C。1在“验证动量守恒定律”的实验中，关于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，入射小球的入射速度越小，误差越小B释放点越高，两球碰后水平位移越大，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

26、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，水平槽对被碰小球的阻力越小解析：该实验产生误差的主要原因有：(1)两球相碰时水平方向外力的影响；(2)小球做平抛运动时水平位移测量不准确；(3)没有确保两球在水平方向发生正碰综上可知B、C选项正确答案：BC2在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验必须要求的条件是 ()A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端的切线是水平的C入射球每次都要从同一高度由静止滚下D碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行解析：做本实验时，应注意每次实验时入射小球与被碰小球碰前速度相同，且方向水平，故B、C、D三项正

27、确至于斜槽是否光滑无需考虑，A项错误答案：BCD3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弹簧，如图实所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证木块间相互作用时动量守恒(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：这个实验的思路与课本上采用的实验的原理完全相同，也是通过测平抛运动的水平位移来代替它们作用完毕时的速度答案：(1)刻度尺、天平(2)两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离x1、x2(3)m1x1m2x24在实验室里为了验证动量守恒定律，一

28、般采用如图实甲、乙所示的两种装置：(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 ()Am1m2，r1r2Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是_A直尺B游标卡尺C天平D弹簧测力计E秒表(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为_(用装置图中的字母表示)解析：(1)为防止反弹造成入射球返回斜槽，要求入射球质量大于被碰球质量，即m1m2，为使入射球与被碰球发生对心碰撞，要求两小

29、球半径相同故选项C正确(2)设a球碰前的速度为v1，a、b相碰后的速度分别为v1、v2.由于两球都从同一高度做平抛运动，当以运动时间为一个计时单位时，可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度因此，验证的动量守恒关系m1v1m1v1m2v2可表示为m1x1m1x1m2x2.所以需要直尺、天平，而无需弹簧测力计、秒表由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的，两球的半径不必测量，故无需游标卡尺(3)得出验证动量守恒定律的结论应为m1OPm1OMm2ON.答案：(1)C(2)AC(3)m1OPm1OMm2ON5某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥

30、，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车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图所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力图实78(1)若已得到打点纸带如图实79所示，并测得各计数点间距(标在图上)A为运动起点，则应该选择_段来计算A碰前的速度，应选择_段来计算A和B碰后的共同速度(以上空格选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”)(2)已测得小车A的质量m10.40 kg，小车B的质量m20.20 kg，由以上测量结果可得碰前m1v0_ kg·m/s；碰后(m1m2)v共_ kg·m/s.由此得

31、出结论_解析：(1)分析纸带上的点迹可以看出，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车具有较大的速度，故BC段能准确地描述小车A碰前的运动情况，应当选择BC段计算小车A碰前的速度，而DE段内小车运动稳定，故应选择DE段计算碰后A和B的共同速度(2)小车A碰撞前的速度v0 m/s1.050 m/s小车A在碰撞前m1v00.40×1.050 kg·m/s0.420 kg·m/s碰后A和B的共同速度v共 m/s0.695 m/s碰撞后A和B：(m1m2)v共(0.200.40)×0.695 kg·m/s0.417 kg·m/s结论：在误差允许

32、的范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的答案：(1)BCDE(2)0.4200.417在误差允许的范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的6某同学用如图所示的装置做“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静止放置，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(1)本实验必须测量的物理量有_；A斜槽轨道末端到水平地面的高度HB小球a、b的质量ma、mbC小球a、b的半径rD小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE记录纸上O点到A、B

33、、C各点的距离OA、OB、OCFa球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)根据实验要求，ma_mb(填“大于”、“小于”或“等于”)；(3)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？(不必作分析)_；(4)为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐，如图给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB距离应为_ cm；(5)按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是_解析：(1)必须测量的物理量有两小球的质量ma、mb，各落点A、B、C到O点的距离OA、OB、OC，故选B、E.(2)为使a球碰b后不反弹，必须有ma&

34、gt;mb.(3)b球被碰飞出后，a球还要在水平段运动一小段，因此，b球先落地，但不影响实验结果(4)a点位置的范围大致在45.8546.05 cm，中心位置大约在45.95 cm.(5)maOBmaOAmbOC答案：(1)BE(2)大于(3)b球先落地，对实验结果无影响(4)45.95±0.02(5)maOBmaOAmbOC7用半径相同的两个小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意图如图所示，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

35、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点的距离：OM2.68 cm，OP8.62 cm，ON11.50 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的百分误差×100%_%(结果保留一位有效数字)解析：M、N分别是碰后两球的落地点的位置，P是碰前A球的落地点的位置，碰前系统的总动量可等效表示为pmA·OP，碰后总动量可等效表示为pmA·OMmB·ON，则其百分误差×100%×100%2%.答案：P28. 如图所示, 在水平光滑轨道

36、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如图所示. 电源频率为50 Hz, 则碰撞前甲车运动速度大小为_m/s, 甲、乙两车碰撞后的速度大小为_m/s, 该碰撞属于_碰撞. 解析: 碰撞前后都是匀速直线运动, 利用公式v求得碰撞前后的速度. 碰前甲的速度为v11.2 cm/0.02 s0.6 m/s, 碰后共同速度为v20.78 cm/0.02 s0.39 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

37、: 0.600.39完全非弹性9.如图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点与桌子边沿间的水平距离为c.此外, (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

38、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)的解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)2m12m1m210.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

39、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) 0 11(2012·长沙模拟

40、)为了证明碰撞中的动量守恒, 实验宜在气垫导轨上进行, 这样可以大大减小阻力, 使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动. 使实验的可靠性及准确度得以提高. 在某次实验中, A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰, 用闪光照相机每隔0.4秒的时间拍摄一次照片, 每次拍摄时闪光的延续时间很短, 如图14211所示, 已知A、B之间的质量关系是mB1.5mA, 拍摄共进行了4次, 第一次是在两滑块相撞之前, 以后的三次是在碰撞之后. A原来处于静止状态, 设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10 cm至105 cm这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准), 试根据闪光照片求出: (1)A、

41、B两滑块碰撞前后的速度各为多少？(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后动量是否守恒. 解析: (1)由题意可知, 碰前: vA0碰后: 从发生碰撞到第二次拍摄照片, A运动的时间是t1 s0.2 s由此可知, 从拍摄第一张照片到发生碰撞的时间是t2(0.40.2) s0.2 s则碰前物体B的速度为vB m/s1 m/s.(2)碰撞前的动量: pmAvAmBvB1.5 mA碰撞后的动量: 12. 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 (

42、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)若已测得打点的纸带如图 (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, 则应选_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”“BC”“CD”或“DE”). (2)已测得小车A的质量m10.4 kg, 小车B的质量m20.2 kg, 则碰前两小车的总动量大小为_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

43、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v0 m/s1.050 m/s小车A在碰撞前动量大小为p0mAv00.4×1.050 kg·m/s0.420 kg·m/s碰撞后A、B共同速度大小为v m/s0.695 m/s碰撞后A、B的总动量大小为p(mAmB)v(0.20.4)×0.695 kg·m/s0.417 kg·m/s.答案: (1)B

44、CDE(2)0.4200.41713.（2007年高考理综卷22）碰撞的恢复系数的定义为 ，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e=1，非弹性碰撞的e<1。某同学借用验证动量守恒定律的实验装置（如图所示）验证弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的钢质小球1和2（它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞），且小球1的质量大于小球2的质量。实验步骤如下：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重锤线所指的位置O。第一步，不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆

45、心就是小球落点的平均位置。第二步，把小球2 放在斜槽前端边缘处的C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置。第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。上述实验中，P点是 平均位置，M点是 平均位置，N点是 平均位置。请写出本实验的原理 ，写出用测量量表示的恢复系数的表达式 。三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关系？ 。解：P点是在实验的第一步中小球1落点的平均位置M点是小球1与小球2碰后小球1落点的平均位置N点是小球2落点的平均位置小球从槽口C飞出后作

46、平抛运动的时间相同，假设为 t,则有小球2碰撞前静止，即v20=0OP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关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图所示。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。若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，则应选_段起计算A的碰前速度，应选_段来计算A和B碰后的共同速度。（以上两格填“AB

47、”或“BC”或“CD”或“DE”）。已测得小l车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得：碰前总动量=_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G.R.Or所在的平

48、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球落点位置到O点的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. 用如图所示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_。4气垫导轨是常用的一种实验

49、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的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（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L1。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t1和t2。（1）实验中还应测

50、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_，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.下图所示为气垫导轨。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。通过实验验证了这两次碰撞均遵守动量守恒定律，请你判断的关系应为 （选填“>”、“<”或“=”）大小相等的入射小球和被碰小球的质量均已知，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.如图所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置。下列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