1、1专题 27 验证动量守恒定律实验1.（4 分）【加试题】（2018 年 11 月浙江选考物理）小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图 1所示，悬挂在 O 点的单摆由长为 l 的细线和直径为 d 的小球 A 组成，小球 A 与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球 B 发生对心碰撞，碰后小球 A 继续摆动，小球 B 做平抛运动。（1）小明用游标卡尺测小球 A 直径如图 2 所示，则 d=_mm。又测得了小球 A 质量 m1，细线长度 l，碰撞前小球 A 拉起的角度 和碰撞后小球 B 做平抛运动的水平位移 x、竖直下落高度 h。为完成实验，还需要测量的物理量有：_。（2）若 A、 B 两球碰后粘
2、在一起形成新单摆，其周期_（选填“小于”、“等于”或“大于”）粘合前单摆的周期（摆角小于 5）。【参考答案】（1）14.40 碰撞后小球 A 摆动的最大摆角 、小球 B 的质量 m2.（2）大于【命题意图】本题考查“探究碰撞中的不变量”实验、游标卡尺读数、单摆周期公式及其相关知识点。（2）若 AB 碰撞后粘在一起形成新单摆，摆球质量增大，等效摆长增大，根据单摆周期公式，其周期增大。2【加试题】(2018绍兴适应性考试)探究碰撞中 的不变量实验有多种实验方案，如图 4 所示的是一个常用 方案。设入射球质量为 mA，靶球质量为 mB，实验前两球质量最佳的配置是 mA_mB(填“ 大于”“小于”或“
3、等于”)。在所记录的落点 M、 N、 P 中_段距离(填“ OM”“ON”或“ OP”)可用于测量入射球碰撞前的平抛速度；在误差允许的范围内，只要验证了某个关系式成立，便可确定在碰撞中存在守恒的物理量，需验证的关系式是_(用题中所列物理量及图中所标的字母表示)。2图 4【参考答案】 大于 OP mAOP mAOM mBON 4.在“探究碰撞中的不变量”的实验中，下面是某实验小组选用水平气垫导轨，光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况。实验装置如图所示。实验过程：（1）调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作。（2）在滑块 1 上装上挡光片并测出其长度 L。（3）在滑块
4、2 的碰撞端面粘上橡皮泥（或双面胶纸）。（4）用天平测出滑块 1 和滑块 2 的质量 m1和 m2.（5）把滑块 1 和滑块 2 放在气垫导轨上，让滑块 2 处于静止状态（v 2=0），滑块 1 以初速度 v1 与之碰撞（这时光电计时器系统自动记录时间），碰撞后两者粘在一起，分别记下滑块 1 的挡光片碰撞前经过光电门的时间 t1和碰撞后经过光电门的时间 t2。（6）根据 v=L/t 计算滑块 1 碰撞前经过光电门的 速度表达式为 ，碰撞后两滑块粘合在一起经过光电门的速度表达式为 。计算出滑块碰撞前后的动量，并比较两滑块碰撞前后的动量的矢量和。3根据表格中实验数据，完成表格内容（表中计算结果保留
5、三位有效数字）m1=0.324kg， m2=0.181kg， L=1.0010-3m滑块 1 滑块 2 碰撞前系统动量（kgm/s）碰撞后系统动量 kgm/s次数碰撞前v1/（m/s）碰撞后v/（m/s）碰撞前v2/（m/s）碰撞后v/（m/s）m1v1 m2v2 （ m1+ m2） v11 0.290 0.184 0 0.1842 0.426 0.269 0 0.269结论（7）若 要证明上述碰撞是非弹性碰撞，那 么还应该满足的表达式为 。（用上面所测物理量的符号即 m1、 m2、 t1、 t2、L 表示。）【参考答案】（6） 1Lt 2完成表格内容.滑块 1 滑块 2 碰撞前系统动量（kg
6、m/s）碰撞后系统动量 kgm/s次数碰撞前v1/（m/s）碰撞后v/（m/s）碰撞前v2/（m/s）碰撞后v/（m/s）m1v1 m2v2 （ m1+ m2） v1 0.290 0.184 0 0.184 0.0940 0 0.09202 0.426 0.269 0 0.269 0.138 0 0.136结论 在误差允许的范围内，系统碰撞前后动量的矢量和相等，即系统碰撞前后不变的量是系统的总动量。（7） m12Lt（ m1+ m2）2Lt45.某同学设计如图甲所示的装置，通过半径相同的 A、 B 两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中 PQ是斜槽， QR 为水平槽，实验时先使 A 球从斜槽
7、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 次图中 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 球的水平射程是_cm.(2)在以下四个选项中，本次实验必须进行的测量是_ A水平槽上未放 B 球时， A 球落点位置到 O 点的
8、距离B A 球与 B 球碰撞后， A、 B 两球落点位置到 O 点的距离C A、 B 两球的质量D G 点相对于水平槽面的高度(3)若本实验中测量出未放 B 球时 A 球落点位置到 O 点的距离为 xA，碰撞后 A、 B 两球落点位置到 O 点的距离分别为 xA、 xB，已知 A、 B 两球半径均为 r，则通过式子_ _即可验证 A、 B 两球碰撞中的不变量【参考答案】 (1)64.7(64.265.2 均可) (2)ABC(3)mAxA mAxA mBxB【名师解析】 (1)由于偶然因素的存在，重复操作时小球的落点不可能完全重合(如题图乙所示)，处理的5办法是用一个尽可能小的圆将“所有落点位置”包括在内(其中误差较大的位置可略去)，此圆的圆心即可看做小球 10 次落点的平均位置，则碰撞后 B 球的水平射程等于圆心到 O 点的距离，由题图乙可得此射程约为 64.7 cm.
