1、1实验七 验证动量守恒定律1(2019济宁模拟)为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量相差比较大的小球，按下述步骤做了实验：用天平测出两小球的质量(分别为 m1和 m2，且 m1m2)按图示安装好实验器材，将斜槽 AB 固定在桌边，使槽的末端切线水平，将一斜面BC 连接在斜槽末端先不放小球 m2，让小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置将小球 m2放在斜槽末端边缘处，让小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记下小球 m1和 m2在斜面上的落点位置用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点
2、 B 的距离图中 D、 E、 F 点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，到 B 点的距离分别为 LD、 LE、 LF.根据该同学的实验，回答下列问题：(1)在不放小球 m2时，小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下， m1的落点在图中的_点，把小球 m2放在斜槽末端边缘处，小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球 m1的落点在图中的_点(2)若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，不计空气阻力，则下列表达式中正确的有_A m1LF m1LD m2LEB m1L m1L m2L2E 2D 2FC m1LE m1LD m2LFD LE LF LD解析：(1)小球 m1从斜
3、槽顶端 A 处由静止开始滚下， m1的落点在图中的 E 点，小球 m1和小球 m2相撞后，小球 m2的速度增大，小球 m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是 D 点， m2球的落地点是 F 点2(2)设斜面倾角为 ，小球落点到 B 点的距离为 L，小球从 B 点抛出时速度为 v，则竖直方向有 Lsin gt2，水平方向有 Lcos vt，12解得 v ，所以 v .Lcos t Lcos 2Lsin g cos 2sin g L L由题意分析得，只要满足 m1v1 m2v2 m1v 1，把速度 v 代入整理得：m1 m1 m2 ，说明两球碰撞过程中动量守恒；LE LD LF若
4、两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失，则要满足关系式：m1v m1v m2v ，12 21 12 21 12 2整理得 m1LE m1LD m2LF，故 C 正确答案：(1) E D (2)C2(2019广西南宁兴宁区期末)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(2)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Q 位
5、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 Q 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开始释放的高度 hC测量抛出点距地面的高度 H3D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)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_(用(2)中测量的量表示)解析：(1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来
6、测定，即 v .而由 H gt2知，每xt 12次竖直高度相等，平抛时间相等即 m1 m1 m2 ；则可得m1 m1 m2 .故只需测射程，因而选 C.OP OM ON(2)由表达式知，在 已知时，需测量 m1、 m2、 和 ，故必要步骤为 A、D、E.OP OM ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，则m1v0 m1v1 m2v2，又 v0t， v1t， v2t，OP OM ON代入得 m1 m1 m2 ；OP OM ON若为弹性碰撞同时满足机械能守恒，则m1 m1 m212 2 12 2 12 2 得 m1 2 m1 2 m2 2.OP OM ON答案：(1)C (2)ADE(3)m1 m1
7、 m2OP OM ONm1 2 m1 2 m2 2OP OM ON3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_4(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.本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组
8、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都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 匀速时速度大小分别为 vA0.09 1f xTm/s， vB0.06 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，均为 04.某实验小组的同
9、学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，如图所示解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行实验：用天平测出两球质量分别为 m1、 m2；用刻度尺测出两管口离地面的高度均为 h；解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点 M、 N.根据该小组同学的实验，回答下列问题：(1)要测定弹射装置在
10、弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有_A弹簧的压缩量 xB两球落地点 M、 N 到对应管口 P、 Q 的水平距离 x1、 x2C小球直径D两球从弹出到落地的时间 t1、 t25(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为_(3)用测得的物理量来表示，如果满足关系式_，则说明弹射过程中系统动量守恒解析：(1)弹簧弹出两球过程中，系统机械能守恒，要测定压缩弹簧的弹性势能，可转换为测定两球被弹出时的动能，实验中显然可以利用平抛运动测定平抛初速度以计算初动能，因此在测出平抛运动下落高度的情况下，只需测定两球落地点 M、 N 到对应管口 P、 Q的水平距离 x1、 x2，所以选 B.(2)平抛运动的时间 t ，初速度 v0 ，因此初动能 Ek mv ，由机械能守2hg xt 12 20 mgx24h恒定律可知，压缩弹簧的弹性势能等于两球平抛运动的初动能之和，即 Ep .(3)若弹射过程中系统动量守恒，则 m1v01 m2v02，代入时间得 m1x1 m2x2.答案：(1)B (2) Ep (3) m1x1 m2x2
