驗證動量守恒定律實驗19706

實驗：驗證動量守恒定律2021/5/91

證明碰撞過程中動量守恒，即m1V1=m1V1’+m2V2’

用兩個大小相同但質(zhì)量不等的小球的碰撞來驗證動量守恒定律，小球A以初速度V1去碰靜止的小球B,碰撞后小球A的速度為V1’，小球B的速度為V2’.一、實驗原理

保證“水平”和“正碰”及正確測量三個落點的相對位置P、M、N是實驗成敗的關(guān)鍵．

本實驗中較巧妙地借助平拋運動的規(guī)律，將速度的測量轉(zhuǎn)化為對水平位移的測量，驗證表達式：

m1.OP=m1.OM+m2O'N2021/5/92二、實驗器材斜槽，兩個大小相等、質(zhì)量不同的小球，重錘線，復(fù)寫紙，白紙，________、_________，游標(biāo)卡尺、圓規(guī)等．天平刻度尺m1.OP=m1.OM+m2O'N2021/5/93四、實驗操作1.用天平測出兩個小球的質(zhì)量m1、m2.選質(zhì)量大的作為入射球m1.2.按圖所示安裝好實驗裝置，使斜槽的末端_________．把被碰球放在斜槽前的支柱上,調(diào)節(jié)實驗裝置使兩球處于___________.

3.在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時，便在白紙上留下了小球落地的痕跡．4.在白紙上記下重垂線所指的位置O.OO'的距離即為小球直徑d。切線水平同一高度2021/5/945．先不放上被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度滾下，重復(fù)5次．

用盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心P就是小球落點的平均位置．2021/5/95

7.過O、N在紙上作直線,取OO'＝d,O'即為被碰球被碰時球心投影位置。6.把被碰小球B放在支柱上,讓入射小球A從同一高度滾下,使它們發(fā)生正碰,重復(fù)3～5次,仿步驟5,求出入射小球A的平均落點M和被碰小球B的平均落點N。2021/5/96

8、用刻度尺量OM、OP、O'N的長度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的“速度數(shù)值"代入表達式看是否成立:9、整理實驗器材，放回原處。驗證的表達式：mAOP=mAOM+mBO'N2021/5/97

主要測量的物理量：

a．用天平測兩球質(zhì)量m1、m2b．用游標(biāo)卡尺測小球的直徑d，

c．水平射程：OP、OM、O’N2021/5/98①斜槽末端切線要水平;②每次小球下滑要從同一高度處由靜止開始;③要保證對心碰撞.球心等高或在同一水平線上④小球的諸多落點要用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點都圈在里面,該小圓的圓心即為小球的平均落點。⑤入射小球的質(zhì)量mA和被碰小球的質(zhì)量mB的大小關(guān)系是mA>mB。注意：實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.五、注意事項2021/5/99驗證的表達式：mAOP=mAOM+mBON粗略證明:2021/5/910六、誤差分析實驗中發(fā)現(xiàn)碰撞后系統(tǒng)(m1、m2)水平方向的總動量小于碰撞前系統(tǒng)水平方向的總動量，誤差主要來源于：1．難做到準確的正碰，則誤差較大；斜槽末端若不水平，則得不到準確的平拋運動而造成誤差．2．O、O’、P、M、N各點定位不準確，測量和作圖有偏差．2021/5/911訓(xùn)練1.在做碰撞中的動量守恒的實驗時，不需要測量的物理量有()A、入射小球和被碰小球的質(zhì)量

B、入射小球和被碰小球的直徑C、斜槽軌道的末端距地面的高度

D、入射球滾下到拋出時的高度差E、入射球未碰撞時飛出的水平距離

F、入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離CD2021/5/9122、在做碰撞實驗中必須（）Ａ、斜槽軌道必須光滑Ｂ、斜槽軌道末端的切線必須水平Ｃ、入射球每次都要從同一高度由靜止落下Ｄ、碰撞的瞬間，入射球與被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行BCD2021/5/9133.在本實驗中，入射球每次滾下都應(yīng)從斜槽上的同一位置無初速釋放，這是為了使：A、小球每次都能水平飛出槽口B、小球每次都以相同的速度飛出槽口C、小球在空中飛行的時間不變D、小球每次都能對心碰撞B2021/5/9144.在本實驗中，安裝斜槽軌道時，應(yīng)讓斜槽末端點的切線保持水平，這樣做的目的是為了使A、入射球得到較大的速度B、入射球與被碰小球?qū)π呐鲎埠蟮乃俣葹樗椒较駽、入射球與被碰球碰撞時動能無損失D、入射球與被碰球碰后均能從同一高度飛出B2021/5/9155.某同學(xué)用圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律．圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，

和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復(fù)這種操作10次．O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點．B球落點痕跡如圖所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊．2021/5/916(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為________cm.(2)在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？______________(填選項號)A．水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離B．A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離C．測量A球或B球的直徑D．測量A球與B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E．測量G點相對于水平槽面的高度64.7(64.2cm--65.2cm)ABD2021/5/9176.入射球m1碰撞前的速度以及被碰球m2碰撞后的速度可用其運動的水平位移來表示，圖中M、N、P是小球的落點，下列說法中正確的是A、O’是被碰球在碰撞前其球心在紙上的垂直投影B、O是碰撞前入射球的球心在紙上的垂直投影C、被碰球碰撞后的動量可表示為D、入射球碰撞前的動量可表示為ABC2021/5/9187.(2011·北京理綜)如圖，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通過僅測量________(填選項前的符號)，間接地解決這個問題．A．小球開始釋放高度hB．小球拋出點距地面的高度HC．小球做平拋運動的射程C2021/5/919(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影．實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP.然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)．接下來要完成的必要步驟是________．(填選項前的符號)A．用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B．測量小球m1開始釋放高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE．測量平拋射程OM，ONADE(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為________(用(2)中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞．那么還應(yīng)滿足的表達式為________(用(2)中測量的量表示)．(4)經(jīng)測定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地點的平均位置距O點的距離如圖所示．碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′，則p1∶p1′＝________∶11；若碰撞結(jié)束時m2的動量為p2′，則p1′∶p2′＝11∶________.142.9176.88.某同學(xué)用如右圖所示裝置來驗證動量守恒定律，讓質(zhì)量為m1的小球從斜糟某處由靜止開始滾下，與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞．(1)實驗中必須要求的條件是__________．A．斜槽必須是光滑的B．斜槽末端的切線必須水平C．m1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度D．m1每次必須從同一高度處滾下(2)實驗中必須測量的物理量是__________．A．小球的質(zhì)量m1和m2

B．小球起始高度hC．小球半徑R1和R2 D．小球起飛的時間tE．桌面離地面的高度HF．小球飛出的水平距離sBCDAF在小車A的后面連著紙帶，電磁打點計時器的頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．(1)若已得到打點紙帶如圖51－12所示，并測得各計數(shù)點間的距離．在圖上標(biāo)出A為運動起始點，則應(yīng)選_____段來計算A碰前的速度，應(yīng)選_______段來計算A和B碰后的共同速度．BCDE9.2021/5/9240.4200.4172021/5/92510.(2010·泰州模擬)某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做“驗證動量守恒定律”的實驗．氣墊導(dǎo)軌裝置如圖13－1－4(a)所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．2021/5/926(1)下面是實驗的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；③把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑥先_______________________，然后____________，讓滑塊帶動紙帶一起運動；接通打點計時器的電源放開滑塊12021/5/927⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖(b)所示；⑧測得滑塊1的質(zhì)量310g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g.(2)已知打點計時器每隔0.02s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為______kg·m/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為______kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)．(3)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是________________________________.0.620

0.618紙帶與打點計時器限位孔間有摩擦

2021/5/9282021/5/92911．彈性球1用細線懸掛于O點，O點正下方桌子的邊沿有一豎直立柱．實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高．將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上．釋放球1，當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞．碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點．測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒．現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a.B點離水平桌面的距離為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外：(1)還需要測量的量是___________、_________和________．(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為________(忽略小球的大小)．(1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2

立柱高h桌面高H

2021/5/9302021/5/93112．如圖所示，在實驗室用兩端帶有豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和有固定擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A和B做“探究碰撞中的守恒量”的實驗，實驗步驟如下：Ⅰ.把兩滑塊A和B緊貼在一起，在A上放質(zhì)量為m的砝碼，置于導(dǎo)軌上，用電動卡銷卡住A和B，在A和B的固定擋板間放入一輕彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)；2021/5/932Ⅱ.按下電鈕使電動卡銷放開，同時啟動兩個記錄兩滑塊運動時間的電子計時器，當(dāng)A和B與固定擋板C和D碰撞的同時，電子計時器自動停表，記下A至C的運動時間t1，B至D的運動時間t2；Ⅲ.重復(fù)幾次，取t1和t2的平均值．(1)在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時應(yīng)注意

；(2)應(yīng)測量的數(shù)據(jù)還有

；(3)只要關(guān)系式

成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和．使氣墊導(dǎo)軌水平滑塊A的左端到擋板C的距離s1和滑塊B的右端到擋板D的距離s22021/5/93313.如圖1所示，質(zhì)量為M的楔形物體靜止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足夠長，與水平方向的夾角為θ.一個質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端沿斜面向上以初速度v0開始運動．當(dāng)小物塊沿斜面向上運動到最高點時，速度大小為v，距地面高度為h，則下列關(guān)系式中正確的是()BD2021/5/93414.質(zhì)量m1＝0.3kg的小車靜止在光滑的水平面上，車長L＝1.5m，現(xiàn)有質(zhì)量m2＝0.2kg可視為質(zhì)點的物塊，以水平向右的速度v0＝2m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對靜止．物塊與車面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，取g＝10m/s2，求：(1)物塊在車面上滑行的時間t；(2)要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v0′不超過多少．2021/5/93515.如圖5所示，光滑的水平地面上有一質(zhì)量為M＝3kg的木板，其左端放有一可看成質(zhì)點、質(zhì)量m＝1kg的重物，右方有一豎直的墻．重物與木板間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5.使木板與重物以共同的速度v0＝6m/s向右運動，某時刻木板與墻發(fā)生碰撞，經(jīng)Δt＝0.1s木板以v1＝4m/s的速度返回，重力加速度為g＝10m/s2.求：(1)墻壁對木板的平均作用力的大??；(2)板與墻作用時間很短，忽略碰撞過程中重物的速度變化．若重物不從木板上掉下來，則木板的最小長度為多少．2021/5/93616.如圖1所示，半徑和動能都相等的兩個小球相向而行．甲球質(zhì)量m甲大于乙球質(zhì)量m乙，水平面是光滑的，兩球做對心碰撞以后的運動情況可能是下列哪些情況(

)A．甲球速度為零，乙球速度不為零B．兩球速度都不為零C．乙球速度為零，甲球速度不為零D．兩球都以各自原來的速率反向運動AB2021/5/93717.質(zhì)量為M的物塊以速度v運動，與質(zhì)量為m的靜止物塊發(fā)生正碰，碰撞后二者的動量正好相等．二者質(zhì)量之比可能為(

)A．6B．3C．4D．5B2021/5/93818.靜止在光滑水平面上的物體，受到水平拉力F的作用，拉力F隨時間t變化的圖象如圖2所示，則下列說法中正確的是(

)A．0～4s內(nèi)物體的位移為零B．0～4s內(nèi)拉力對物體做功為零C．4s末物體的動量為零D．0～4s內(nèi)拉力對物體沖量為零CD2021/5/93919．(多選)下面關(guān)于物體動量和沖量的說法正確的是(

)A．物體所受合外力沖量越大，它的動量也越大B．物體所受合外力沖量不為零，它的動量一定要改變C．物體動量增量的方向，就是它所受沖量的方向D．物體所受合外力越大，它的動量變化就越快BCD2021/5/94020.如圖5所示，在光滑水平面上靜止放著兩個相互接觸的木塊A、B，質(zhì)量分別為m1和m2，今有一子彈水平穿過兩木塊．設(shè)子彈穿過木塊A、B的時間分別為t1和t2，木塊對子彈的阻力恒為Ff，則子彈穿過兩木塊后，木塊A的速度大小是(

)B2021/5/94121．排球運動是一項同學(xué)們喜歡的體育運動．為了了解排球的某些性能，某同學(xué)讓排球從距地面高h1＝1.8m處自由落下，測出該排球從開始下落到第一次反彈到最高點所用時間為t＝1.4s，第一次反彈的高度為h2＝1.25m．已知排球的質(zhì)量為m＝0.5kg，g取10m/s2，不計空氣阻力．求：(1)排球與地面的作用時間；(2)排球?qū)Φ孛娴钠骄饔昧Φ拇笮。?021/5/94222.(多選)如圖1所示，A、B兩木塊緊靠在一起且靜止于光滑水平面上，木塊C以一定的初速度v0從A的左端開始向右滑行，最后停在B木塊的右端，對此過程，下列敘述正確的是(

)A．當(dāng)