《物理新导学笔记人教通用选修3-5讲义：第十六章 动量守恒定律 微型专题 实验：验证动量守恒定律 Word含答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理新导学笔记人教通用选修3-5讲义：第十六章 动量守恒定律 微型专题 实验：验证动量守恒定律 Word含答案.docx（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微型专题实验：验证动量守恒定律1在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图1甲、乙所示的两种装置：图1(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，r1r2 Bm1m2，r1m2，r1r2 Dm1m2，为使入射球与被碰球发生对心碰撞，要求两小球半径相同故选项C正确(2)设入射小球碰前的速度为v1，入射小球、被碰小球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
2、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.2气垫导轨工作时，可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响，现借助其验证动量守恒定律，如图2所示，在水平气垫导轨上放置质量均为m的A、B(图中未标出)两滑块，左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连，打点计时器电源的频率为f.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，待打点稳定后让两滑块以大小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3所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸带，在纸带
3、上以同间距的6个连续打点为一段划分纸带，用刻度尺分别测出其长度为s1、s2和s3.图2图3(1)若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度，则滑块_(选填“A”或“B”)是与纸带甲的_(选填“左”或“右”)端相连(2)碰撞前A、B两滑块的动量大小分别为_、_，实验需要验证是否成立的表达式为_(用题目所给的已知量表示)答案(1)A左(2)0.2mfs10.2mfs30.2mf(s1s3)0.4mfs2解析(1)因碰前A的速度大于B的速度，A、B的速度相反，且碰后速度相同，故根据动量守恒定律可知，甲中s1和s3是两滑块相碰前打出的纸带，s2是相碰后打出的纸带，所以滑块A应与甲纸带的左侧相连(2)碰撞前两滑
4、块的速度分别为：v10.2s1fv20.2s3f碰撞后两滑块的共同速度：v0.2s2f所以碰前两滑块动量分别为：p1mv10.2mfs1，p2mv20.2mfs3，总动量为：pp1p20.2mf(s1s3)；碰后总动量为：p2mv0.4mfs2.要验证动量守恒定律，则一定有：02mf(s1s3)0.4mfs2.3如图4所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和带固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做“验证碰撞中的动量守恒”的实验：图4把两滑块A和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的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态按下电钮使电动
5、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，当A和B与挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A运动至C的时间t1，B运动至D的时间t2.重复几次取t1、t2的平均值请回答以下几个问题：(1)在调整气垫导轨时应注意_；(2)应测量的数据还有_；(3)作用前A、B两滑块的总动量为_，作用后A、B两滑块的总动量为_(用测量的物理量符号和已知的物理量符号表示)答案(1)用水平仪测量并调试使得气垫导轨水平(2)A至C的距离L1、B至D的距离L2(3)0(Mm)M或M(Mm)解析(1)为了保证滑块A、B作用后做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平，需要用水平仪加以调试(2)要求出A、B两滑块在
6、电动卡销放开后的速度，需测出A至C的时间t1和B至D的时间t2，并且要测量出两滑块到两挡板的运动距离L1和L2，再由公式v求出其速度(3)设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA，vB.作用前两滑块静止，总动量为0；作用后两滑块的总动量为(Mm)M.若设向右为正方向，同理可得作用后两滑块的总动量为M(Mm).4如图5所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置示意图已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别是ra、rb，图中P点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置图5(1)本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水平C入射小球
7、每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放D入射球与被碰球满足mamb，rarb(2)为了验证动量守恒定律需要测量OP间的距离x1，则还需要测量的物理量有_、_(用相应的文字和字母表示)(3)如果动量守恒，需满足的关系式是_(用装置图中的字母表示)答案(1)BC(2)OM间的距离x2ON间的距离x3(3)maOPmaOMmbON5为了验证动量守恒定律图6所示的气垫导轨上放着两个滑块，滑块A的质量为500 g，滑块B的质量为200 g每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器的频率均为50 Hz.调节设备使气垫导轨正常工作后，连通两个打点计时器的电源，并让两个滑块以不同的速度相向运动
8、，碰撞后粘在一起继续运动图乙为纸带上选取的计数点，每两个计数点之间还有四个点没有画出图6(1)判断气垫导轨是否处于水平，下列措施可行的是_(填字母代号)A将某个滑块轻放在气垫导轨上，看滑块是否静止B让两个滑块相向运动，看是否在轨道的中点位置碰撞C给某个滑块一个初速度，看滑块是否做匀速直线运动D测量气垫导轨的两个支架是否一样高(2)根据图乙提供的纸带，计算碰撞前两滑块的总动量大小p_ kgm/s；碰撞后两滑块的总动量大小为p_ kgm/s.多次实验，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(结果均保留两位有效数字)答案(1)AC(2)0.280.286某物理兴趣
9、小组利用如图7甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面采用的实验步骤如下：图7A在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb；C在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的水平轻短弹簧，静止放置在平台上；D细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；E记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；F小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离sb；G改变弹簧压缩量，进行多次测量(1
10、)用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度为_mm.(2)该实验要验证动量守恒定律，则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即_.(用上述实验所涉及物理量的字母表示，当地重力加速度为g)答案(1)2.550(2)mbsb解析(1)螺旋测微器的固定刻度读数为2.5 mm，可动刻度读数为0.015.0 mm0.050 mm，所以最终读数为：2.5 mm0.050 mm2.550 mm.(2)烧断细线后，a向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a经过光电门的速度为：va；故a的动量为：pama.b离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得：hgt2sbvbt解得：vbsb动量大小：pbmbsb若动量守恒，设向右为正，则有：0mbvbmava即mambsb.
