学科网（北京）股份有限公司6.5实验：验证动量守恒定律必备知识清单1．实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等．2．实验器材斜槽、小球(两个)、、直尺、复写纸、白纸、圆规、重垂线．3．实验步骤(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．(2)按照如图甲所示安装实验器材．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O.(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N.如图乙所示．(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入m1·＝m1·＋m2·，看在误差允许的范围内是否成立．(7)整理好实验器材，放回原处．(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．4．数据处理验证表达式：m1·＝m1·＋m2·.5．注意事项(1)斜槽末端的切线必须；(2)入射小球每次都必须从斜槽高度由释放；学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司(3)选质量较大的小球作为入射小球；(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变.命题点精析（一）实验原理和实验操作典型例题例1如图甲，某实验小组采用常规方案验证动量守恒定律．实验完成后，该小组又把水平木板改为竖直木板再次实验，如图乙所示．图中小球半径均相同、质量均已知，且mA>mB，B、B′两点在同一水平线上．(1)若采用图甲所示的装置，实验中还必须测量的物理量是_____________________________．(2)若采用图乙所示的装置，下列说法正确的是________．A．必需测量BN、BP和BM的距离B．必需测量B′N、B′P和B′M的距离C．若＝＋，则表明此碰撞动量守恒D．若＝＋，则表明此碰撞动量守恒练1用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。(1)为了减小实验误差，下列做法正确的是________；A．两球的质量和半径都一样大B．多次将A球从不同的高度释放学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司C．保证斜槽末端的切线水平D．减小斜槽对小球A的摩擦(2)图乙是B球的落点痕迹，刻度尺的“0”刻线与O点重合，可以测出碰撞后B球的水平射程为________cm；(3)本次实验必须进行测量的是________。A．水平槽上未放B球时，A球的落点位置到O点的水平距离B．A球与B球碰撞后，A球和B球的落点位置到O点的水平距离C．A球与B球下落的时间D．A球和B球的质量(或两球质量之比)练2如图，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________(填选项前的序号)，间接地解决这个问题．A．小球开始释放的高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的水平位移(2)用天平测量两个小球的质量m1、m2.图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置静止释放；然后把被碰小球m2静置于轨道水平部分的右侧末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并重复多次，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量出平均水平位移OM、OP、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，那么还应该满足的表达式为________________________[用(2)中测量的量表示]．命题点精析（二）数据处理和误差分析例22019年9月，我国成功完成了76km/h高速下列车实车对撞实验，学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司标志着我国高速列车被动安全技术达到了世界领先水平。某学习小组受此启发，设计了如下碰撞实验，探究其中的能量损耗问题，实验装置如图甲所示。实验准备了质量分别为0.20kg、0.20kg、0.40kg的滑块A、B、C，滑块A右侧带有自动锁扣，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连，滑块B、C左侧均带有自动锁扣，打点计时器的电源频率f＝50Hz。调整好实验装置后，在水平气垫导轨上放置A、B两个滑块，启动打点计时器，使滑块A以某一速度与静止的滑块B相碰并黏合在一起运动，纸带记录的数据如图乙所示；用滑块C替代滑块B，重复上述实验过程，纸带数据如图丙所示。根据纸带记录的数据，滑块A与B碰撞过程系统损失的动能为________J，滑块A与C碰撞过程系统损失的动能为________J。(计算结果均保留2位有效数字)根据实验结果可知，被碰物体质量增大，系统损失的动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。练3某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，使小车A做匀速直线运动，然后与处于静止的小车B相碰并粘在一起，二者继续做匀速运动，如图所示．在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50Hz，实验中已平衡摩擦力．(1)实验得到一打点纸带如图所示，并测得各计数点间的距离．图中O点为打点计时器打下的第一个点，则应选段来计算A碰前的速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度．学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司(2)已测得小车A的质量mA＝0.4kg，小车B的质量mB＝0.2kg，则由以上结果可得两小车碰前的总动量为kg·m/s，碰后总动量为kg·m/s.练4利用图甲所示的装置验证动量守恒定律。在图甲中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块A的质量m1＝0.3kg，滑块B的质量m2＝0.1kg，遮光片的宽度d用游标卡尺测量，如图丙所示；打点计时器所用的交流电的频率f＝50Hz。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰；碰后光电计时器显示的时间ΔtB＝2.86×10－3s，碰撞后打出的纸带如图乙所示。(1)遮光片的宽度d＝____________cm。(2)计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为____________kg·m/s，两滑块相互作用后系统的总动量为____________kg·m/s。(计算结果保留2位小数)(3)若实验相对误差绝对值δ＝×100%≤5%即可认为系统动量守恒，则本实验________(选填“能”或“不能”)验证动量守恒定律。学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司(4)两滑块作用前后总动量不完全相等的主要原因是__________________。命题点精析（三）创新实验创新角度实验装置图创新解读实验原理的创新1.利用斜面上的平抛运动获得两球碰后的速度。2．利用对比性实验，体现了实验的多样性和创新性。实验器材的创新1.利用气垫导轨代替长木板，利用光电门代替打点计时器，提高实验的精确度。2．利用相对误差评价实验结果。1.利用铝质导轨研究完全非弹性碰撞。2．利用闪光照相机记录立方体滑块碰撞前后的运动规律，从而确定滑块碰撞前后的速度。实验过程的创新1.用压缩弹簧的方式使两滑块获得速度，可使两滑块的合动量为零。2．利用v＝的方式获得滑块弹离时的速度。3．根据能量守恒定律测定弹簧的弹性势能。例3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：①用天平测出两小球的质量(分别为m1和m2，且m1>m2)。②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，学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司将一斜面BC连接在斜槽末端。③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。④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。⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点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＋m2LC．m1LE＝m1LD＋m2LFD．LE＝LF－LD练5如图甲所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且选择mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下：①调节气垫导轨成水平状态；②轻推滑块A，测得A通过光电门G1的遮光时间为t1；③A与B相碰后，B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和t3.回答下列问题：(1)用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为____________mm；(2)实验中选择mA大于mB的目的是：____________________________________________________________________________________________________________；学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司(3)碰前A的速度为________________．(4)利用所测物理量的符号表示动量守恒成立的式子为：________________.练6如图所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱．实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C点与桌子边沿间的水平距离为c，弹性球1、2的质量m1、m2.(1)还需要测量的量是______________________和________________________．(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为__________________________．(忽略小球的大小)例4利用图甲所示的气垫导轨验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为m的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为f。气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。图乙为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3。题中各物理量的单位均为国际单位。(1)碰撞前，两滑块的动量大小分别为________、________，两滑块的总动量大小为____________；碰撞后，两滑块的总动量大小为________________。(2)s1、s2和s3满足什么关系，说明两滑块相碰过程动量守恒？答：____________。重复上述实验，学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司多做几次。若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内总是相等，则动量守恒定律得到验证。练7某实验小组采用如图8所示的实验装置“验证动量守恒定律”：在长木板上放置甲、乙两辆小车，长木板下垫有小木块用以平衡两小车受到的摩擦力，甲车的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，纸带穿过位于甲车后方的打点计时器的限位孔．某时刻接通打点计时器的电源，推动甲车使之做匀速直线运动，与原来静止在前方的乙车相碰并粘在一起，然后两车继续做匀速直线运动．已知打点计时器的打点频率为50Hz.(1)现得到如图所示的打点纸带，A为打点计时器打下的第一个点，测得各计数点间的距离AB＝8.40cm，BC＝10.50cm，CD＝9.08cm，DE＝6.95cm.则应选________段计算甲车碰前的速度，应选________段计算甲车和乙车碰后的共同速度(选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)．(2)用天平测得甲车及橡皮泥的质量为m1＝0.40kg，乙车的质量为m2＝0.20kg，取甲、乙两车及橡皮泥为一个系统，由以上测量结果可求得碰前系统的总动量为________kg·m/s，碰后系统的总动量为________kg·m/s.练8某实验小组的同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：①用天平测出两球质量分别为m1、m2；②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；③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。学科网（北京）股份有限公司
学科网（北京）股份有限公司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ΔxB．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、t2(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为______________________。(3)如果满足关系式______________，则说明弹射过程中系统动量守恒。(用测得的物理量表示)学科网（北京）股份有限公司
微信/支付宝扫码支付