14实验：验证动量守恒定律.docx

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1、1.4实验：验证动量守恒定律 同步练习一、实验题1. (2021-福建省龙岩第一中学高三期中)某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”、 并测量处于压缩状态下的弹簧的弹性势能。实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水 平。其实验步骤为:操作台7777TrnTH777T77重线777777777777777777777777( nATT777777y77TrrT羽一A用天平测出滑块A、B的质量B. 用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧处于压缩状态;C.剪断细线，滑块A、B离开弹簧后。均沿光滑操作台的台面运动，最后都滑落台面，记 录A、B滑块的落地点M、N；D.用刻度尺测出M、N距操作台边

2、缘的水平距离x x2；E.用刻度尺测出操作台面距地面的高度h。(1)滑块A、B都离开桌面后，在空中运动的时间。请根据实验步骤完成下面填空:% (选填”、“”、“mLOl=mLOM+m2LON不能，因为根据所测得的物理量不能求出小球做平抛运动的时间，不能求出小球碰撞前后的速度【详解】（1）1游标卡尺的读数是必2cm+0.05mmx10=2.050cm（2）口2本实验中，要想更准确的确定小球平均落点位置，要用尽量小的圆把这些落点圈 起来，圆心即为平均落地点，则需要借助圆规；3在小球碰撞过程中，水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：1在碰撞过程中机械能守恒2m11v2 = 2 m v2

3、 + 2 m v2解得 v = mr-mr v1 m + m 012要碰后入射小球的速度v1 0所以两球质量关系为m1 m2 4 要验证的关系是m1-v0=m1-v1+m2-v2因为平抛运动的时间相等，则水平位移可以代表速度，OP是A球不与B球碰撞平抛运动的 位移，该位移可以代表A球碰撞前的速度，OM是A球碰撞后平抛运动的位移，该位移可以 代表碰撞后A球的速度，ON是碰撞后B球的水平位移，该位移可以代表碰撞后B球的速度， 当所测物理量满足表达式m/ L =m L +m - L1 OP 1 OM 2 ON说明两球碰撞遵守动量守恒定律； 5设水平槽末端离水平地面的高度为H，O点到落点的距离为L，根

4、据平抛运动规律有1H - L sin9 = gt 2 2解得t =、：2（H -:加。）由于H没有测定，则根据所测得的物理量不能求出小球做平抛运动的时间，故不能求出小 球碰撞前后的速度，因此不能验证两球碰撞过程中总动量是否守恒。3. （2021-黑龙江牡丹江市第三高级中学高三月考）用如图所示装置来探究碰撞中的守恒量，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，球心离地面高度为H；质量为mA的钢球A用细线拴 好悬挂于。点，当细线被拉直时。点到球心的距离为乙，细线与竖直线之间夹角为； A球 由静止释放，摆到最低点时恰与B球发生正碰，碰撞后，A球摆到与竖直方向夹角为p处， B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复

5、写纸的白纸，用来记录球3的落点，B球飞行的水平距离为&（1）用图中所示各个物理量的符号表示：碰撞前A球的速度vA=；碰撞后B球的速度vB = （2）探究守恒量的表达式为【答案】2 gL (1 一 cos a)s,：M m、；2 gL (1 一 cos a) = m、以 gL (1 - cos ) + m 舟2 H【详解】 （1）1根据动能定理，碰撞前A球的速度有mAg（L - Lcosa） = ； mAvA2 解得 vA= 0gL （1 -cos a ）2碰撞后B球做平抛运动，在竖直方向有H= 1 gt2 2解得vB = s =s（2）3若A、B碰撞的过程中动量守恒有mAvA = mAvA +

6、 mBvB根据动能定理碰后A球的速度有mAgLcosP = 2 mAvA2解得 vA= m2C.小球m1每次必须从斜轨同一位置释放 D.需用秒表测定小球在空中飞行的时间 口在某次实验中，测量出两小球的质量分别为m1、m2,三个落点的平均位置与。点的距离 分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式，即验证 了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。(用测量的物理量表示)验证动量守恒的实验也可以在如图3所示的水平气垫导轨上完成。实验时让两滑块分别从 导轨的左右两侧向中间运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞 并粘连一起，实验测得滑块A的总质量为m1、滑块B的总质量为

7、m2，两滑块遮光片的宽度 相同，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。左侧光电门,光片右侧光电门径n JT H我左侧光电门右侧光电门碰刖T1T2碰后T3无在实验误差允许范围内，若满足关系式，验证了碰撞前后两滑块 组成的系统动量守恒。(用测量的物理量表示)【答案】55.50 BC/CB mOP = mOM + m ON-土 = 一%气112T T T【详解】(1) 1确定B球落点平均位置的方法：用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置；碰撞后朋2球的水平路程应取为55.50cm(2) 2A.为保证碰撞在同一条水平线上，所以两个小球的半径要相等，A错误；B. 为保证入射

8、小球不反弹，入射小球的质量应比被碰小球质量大，B正确；C. 为保证小球每一次碰撞前的速度都相同，要求小球m1每次必须从斜轨同一位置静止释 放，C正确；D. 小球在空中做平抛运动的时间是相等的，所以不需要测量时间，D错误。故选BC。(3) 3要验证动量守恒定律定律，即验证mv = mv + m v1 11 22 3小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间，相等，上式两边 同时乘以t得mvt = mv t + m v t1 11 22 3得 m.OP = mOM + mON可知，实验需要验证mOP = mOM + mON(4) 4若让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，选取向右为正方向，则有m v 一 m v = (m + m )v1122123设遮光片的宽度为d，则dv =1 T1_ dv =-2 T2_ dv =-3 T3m m m + m联立可得t - t=_ i T 2