湖北省浠水县高中物理第十六章动量守恒定律1实验：验证动量守恒定律试题(无答案)新人教版选修3-5.docx

6 / 6实验：验证动量守恒定律一、实验目的：验证动量守恒定律。二、实验原理质量为 回和国的两个小球发生正碰，若碰前 日运动，回静重垂线M P N离，代入公式即止，根据动量守恒定律应有：I X 因小球从斜槽上滚下的做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度 相同，在落地前运动的时间就相同，则小球的水平速度若用飞行 时间作单位，在数值上就等于小球飞出的水平距离。所以只要测得小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距,若在实验误差允许的范围内成立，就验证了两小球组成的系统碰撞前后总动量守恒，式中回、臼 和叵的长度如图所示。三、实验器材：斜槽，大小相等质量不同的小钢球两个，重垂线一条，白纸，复写纸，天平一台，刻度尺，圆规，三角板 四、实验步骤1、用天平测出两个小球的质量凶、凶，选质量大的小球作为入射球2、3、4、5、如图所示安装好实验装置，使斜槽的末端沿切线方向水平在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了小球落地的痕迹在白纸上记下生垂线所指的位置 |回先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度滚下，重复10次。用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心.可就是小球落点的平均位置回和被碰小球落点的6、把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射小球从原来的高度滚下，使它们发生碰撞。重复实验10次。用同样的方法标出碰撞后入射小球落点的平均位置平均位置37、用刻度尺测量线段叵I、叵）、回的长度，把两个小球的质量和相应的长度数值代入 | 看是否成立8、整理好实验器材放回原处。五、注意事项1、入射小球 网和被碰小球 网大小应完全相同，且 bl >fe|2、入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滑下.3、斜槽末端的切线方向必须水平.4、两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上六、误差分析1、研究所研究的两个小球应发生水平正碰，实验操作中两球心高度不在同一水平面上，组 实验带来误差.2、每次静止释放入射小球的高度越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小3、应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差七、典型例题例1、某同学用图1所示装置通过半径相同的 A B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中 PQ是斜槽，QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置 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1中。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 2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 。点对齐。(1)碰撞后B球的水平射程应取cm(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？ (填选项号)A、水平槽上未放 B球时，测量A球落点位置到 。点的距离B、A球与B球碰撞后，测量 A球落点位置到 。点的距离C、测量A球或B球的直径D、测量A球与B球的质量(或两球质量之比 0E、测量G点相对于水平槽面的高度例2、用半径相同的两小球 A、B的碰撞验证动量守恒定律，实 验装置示意图 如图所示，斜槽与水平槽圆滑相接。实验时先 不放B球，使A球从斜槽上某一固定点 C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹，再把 B球静置于水平槽前端边缘处，让 A球仍从C处由静止滚下，A球和B球 相撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹。记录纸上的O点是重垂线所指的位置。若测得各落点痕迹到。的距离:,并知A、B两球的质量之比为2 :1,则未放B球时A球落地点是记录纸上的 点，系统碰撞前总动量 n与 碰撞后总动量tl的百分误差 区| =%(结果保留一位有效数字)例3、某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律。图中两摆摆长相同，县挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为 1: 2。当两摆于均处于自由静 止状态时，其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成回角，然后将其由静止释放，结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为 Z。若本实验允许的最大误差为日，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？ 例4、气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：目卜用天平分别测出滑块 A、B的质量回、W1、调整气垫导轨，使导轨处于水平。3、在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销 锁定，静止放置在气垫导轨上。勺、用刻度尺测出 A的左端至C板的距离 区。E、按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A B运动时间的计时器开始工作，当 A B滑块分别碰撞 C D挡板时计时结束，记下 A B分别到达C、D的运动时间和可.(1)实验中还应测量的物理量及其符号是(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是 ,上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因有 (至少答出两点)八、强化训练1、在“验证动量守恒定律”的实验中，关于入射小球在斜槽中释放点的高低对实验影响的说法中，正确的是（）A、释放点越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，误差越小B、释放点越高，两球碰撞后水平位移越大，水平位移测量的相对误差越小，两球速度 的测量越准确C、释放点越高，两球要碰时相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小 D、释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，水平槽对被碰小球的阻力越小2、“验证动量守恒定律”的实验装置原来的教科书采用图甲所示的方法，经过编者修 改后，现行的教科书采用图乙所示方法，两个实验装置的区别在于：悬挂重垂线的 位置不同；图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球和被碰小球做平抛运动的抛出点分别在通过J、囚点的竖直线上，重垂线只确定了)点的位置，比较这两个实验装置，下列说法正确的是（A、采用图甲所示的实验装置时，需要测出两小球的直径B、采用图乙所示的实验装置时，需要测出两小球的直径C、为了减小误差，采用图甲所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑D、为了减小误差，采用图乙所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑 （2）在做“验证动量守恒定律”的实验中：如果采用（1）题图乙所示装置做实验，某次实验得出小球的落点情况如图所示，图中数据单位统一，假设碰撞动量守恒，则碰撞小球质量回被碰撞小球质量d之比二I ：3、某同学利用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，先 将球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次，再把同样大小的球 习放在斜槽轨道水平段的最右端处静止，让球W仍从原固定点由静止开始滚下，且与球 3相碰，碰后两球分别落在记录纸的不同位置，重复10次(本实验中的斜槽轨道摩擦可以忽略不计)(1)本实验必须测量的物理量是 (填序号字母) A、小球 、U的质量 回、J B、小球凹、目的半径j C、斜槽轨道末端到水平地面的高度HD、球旧的固定释放点到斜槽轨道末端的高度差怛E、小球|画、可离开斜槽轨道后做平抛运动的飞行时间 F、记录纸上|点到两小球的平均落点位置 A B、C的位置 Z!、叵J、回(2)放上被碰小球 目；两球( 口 )相碰后，小球 a、b的平均落点位置依次是图中的 点和 点(3)某同学在做实验时，不小心把a、b球位置换了，即把质量较大的 a球(质量为目)当成了被碰球，把质量较小的 E球(质量为 目)当成了入射球。结果 b球单独滚下时， 平均落点为 C点，而b球与a球相撞后，b球和a球平均落点分别为 A点和B点(如图 所示).该同学也测得过程中的各物理量，利用些数据也能判断碰撞过程中的动量守恒， 判断的依据是看 和 在误差允许的范围内是否相等，利用该实验的数据还可以判断两球碰撞过程中机械能是否守恒.判断的依据是看山与在误差允许的范围内是否相等。4、如图所示， A、B两个质量不等、大小相同的小球用细线连 接，中间夹一被压缩的轻弹簧，将其放在光滑的水平桌面上。现烧 断细线，观察小球的运动情况，进行必要的测量，验证小球间相互 作用时动量守恒。(1)本实验必须用的测量仪器是(2)需要直接测量的数据是(3)用测得数据验证动量守恒的关系是5、用如图所示的装置验证动量守恒定律，质量为 国的钢球A用细线悬挂于 点，质量为 国 的钢球B放在离地面高度为 H的小支柱N上。点到A球球心的距离为 L,使悬线在A球释放前张直，且线与竖直线的夹角为|回,。A球释放后摆动到与竖直线夹角二处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持|叵角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点。(1)图中应是B球初始位置到 的水平距离。(2)为了验证两球碰撞过程中动量守恒，应测得、等物理量(3)用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量： 归 ，习=, 3 =