1、专题专题 51实验：验证动量守恒定律实验：验证动量守恒定律 12020全国卷某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导 轨、滑块(上方安装有宽度为 d 的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等 实验步骤如下： (1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间 _时，可认为气垫导轨水平； (2)用天平测砝码与砝码盘的总质量 m1、滑块(含遮光片)的质量 m2； (3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块； (4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮 光片经过 A、B 两处
2、的光电门的遮光时间t1、t2及遮光片从 A 运动到 B 所用的时间 t12； (5)在遮光片随滑块从 A 运动到 B 的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受 拉力，拉力冲量的大小 I_，滑块动量改变量的大小p_；(用题中给出的物理 量及重力加速度 g 表示) (6)某次测量得到的一组数据为：d1.000cm，m11.5010 2kg，m20.400kg，t1 3.90010 2s，t21.270102s，t121.50s，取 g9.80m/s2.计算可得 I_Ns，p _kgms 1；(结果均保留 3 位有效数字) (7)定义| Ip I |100%，本次实验_%(保留 1 位有效数
3、字). 2在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为 mA和 mB. (1)现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上 _ A秒表B刻度尺 C天平 D圆规 (2)如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的是_ AmA mB ON MPB mA mB OM MP CmA mB OP MND mA mB OM MN 3如图为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒实验的装置两个带有等宽遮光条的滑块 A 和 B，质量分别为 mA、mB，在 A、B 间用细线水平压住一轻弹簧，将其置于气垫导轨上， 调节导轨使其能实现自由静止，这是表明_
4、，烧断细线，滑块 A、B 被 弹簧弹开，光电门 C、D 记录下两遮光条通过的时间分别为 tA和 tB，若有关系式_成 立，则说明该实验中动量守恒 4. 用如图所示装置探究碰撞中的不变量，质量为 mA的钢球 A 用细线悬挂于 O 点，质量为 mB的钢球 B 放在离地面高度为 H 的小支柱 N 上，O 点到 A 球球心距离为 L，使悬线在 A 球 释放前伸直， 且线与竖直方向的夹角为， A 球释放后摆到最低点时恰好与 B 球正碰， 碰撞后， A 球把轻质指示针 OC 推移到与竖直方向夹角为处，B 球落到地面上，地面上铺一张盖有复 写纸的白纸 D，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个 B
5、 球的落点 (1)图中 s 应是 B 球初始位置到_的水平距离 (2)实验中需要测量的物理量有_ (3)实验中需要验证的关系式_ 52021保定摸底某同学用如图所示装置验证动量守恒定律在上方沿斜面向下推一下 滑块 A，滑块 A 匀速通过光电门甲，与静止在两光电门间的滑块 B 相碰，碰后滑块 AB 先后 通过光电门乙，采集相关数据进行验证(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力) (1)(多选)下列所列物理量哪些是必须测量的_ A滑块 A 的质量 mA，滑块 B 的质量 mB B遮光片的宽度 d(滑块 A 与滑块 B 上的遮光片宽度相等) C.本地的重力加速度 g D滑块 AB 与长木板间的摩擦因数 E
6、滑块 A、B 上遮光片通过光电门的时间 (2)滑块 A、B 与斜面间的摩擦因数A、B，质量 mA、mB，要完成本实验，它们需要满足 的条件是_ AABmAmBBABmAmBDABmAmB (3)实验时，要先调节斜面的倾角，应该如何调节？ _. (4)若光电门甲的读数为 t1，光电门乙先后的读数为 t2、t3，用题目中给定的物理量符号写 出动量守恒的表达式_ 6现利用如图所示装置验证动量守恒定律在图中，气垫导轨上有 A、B 两个滑块，滑 块 A 右侧带有一撞针，滑块 B 左侧有橡皮泥，上面均固定有遮光片，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 m1300
7、.0g，滑块 B 的质量 m2 100.0g，两滑块的遮光片宽度均为 d1.00cm.将两个光电门固定在合适位置，滑块 A 置于光 电门 1 左侧某一合适位置，滑块 B 置于两光电门之间某一合适位置，给滑块 A 向右的初速度， 通过光电门 1 后使它与 B 相碰并粘在一起通过光电门 2.计时器显示滑块 A、B 的遮光片通过 光电门 1 和 2 的时间分别为t130ms 和t241ms. 请完成下面的问题： (1)碰撞前，滑块 A 的动量为 p1_kgm/s. (2)碰撞后，滑块 A、B 的动量为 p2_kgm/s. (3)碰撞前后总动量之差为|p|_kgm/s. (以上均保留三位小数) (4)
8、若| p p1|是本实验的误差指标，则_(保留两位小数) (5)0.05 是本实验误差允许的范围，则本实验是否验证了动量守恒？回答_(填 “是”或“否”). 专题专题 51实验：验证动量守恒定律实验：验证动量守恒定律 1(1)大约相等(5)m1gt12m2 d t2 d t1 (6)0.2210.212(7)4 解析：(1)滑块在气垫导轨上运动时可认为阻力为零，当导轨水平放置时滑块匀速运动， 遮光片通过两光电门的遮光时间大约相等(5)将砝码和砝码盘所受重力作为滑块所受拉力时， 由冲量定义可知 Im1gt12.滑块通过两光电门时的速度大小分别为 vA d t1、v B d t2，故此过程 中滑块
9、动量改变量的大小为pm2vBm2vAm2 d t2 d t1.(6)将数据代入上述表达式可得 I0.221Ns、p0.212kgm/s.(7)由定义得| Ip I |100%4%. 2(1)BCD(2)A 解析：(1)该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移，需要的测量仪器是天平、 刻度尺，找出小球平均落点需要用到圆规；测速度时由 vx t可知时间均相等不需用到秒表， BCD 正确 (2)两球碰撞后，均做平抛运动，由于小球抛出的高度相等，它们在空中的时间 t 相等，做 平抛运动的初速度 vAOP t ，vAOM t ，vBON t ，由动量守恒定律知：mAvAmAvAmBvB， 得 mAO
10、P t mAOM t mBON t ，mA mB ON OPOM ON MP，A 正确 3气垫导轨水平 mA tA mB tB 0 解析：两滑块自由静止，滑块静止，处于平衡状态，所受合力为零，此时气垫导轨是水 平的；设遮光条的宽度为 d； 两滑块的速度为：vAd tA，v Bd tB，如果动量守恒，满足：m AvAmBvB0，解得：mA tA mB tB 0. 4(1)落地点(2)L、H、s、mA、mB (3)mA2gL（1cos）mA2gL（1cos）mBs g 2H 5(1)AE(2)C(3)滑块下滑通过两光电门所用时间相等(意思相近也给分)(4)mA t1 mA t3 mB t2 6(1
11、)0.100(2)0.098(3)0.002(4)0.02(5)是 解析：(1)根据 v1 d t1 1.0010 2 3010 3 m/s1 3m/s，故碰撞前的动量 p 1m1v10.100kgm/s； (2)碰撞后的速度 v2 d t2 1.0010 2 4110 3 10 41 m/s，碰撞后的动量 p2(m1m2)v2 0.098kgm/s； (3)碰撞前后总动量之差为|p|0.1000.098|kgm/s0.002kgm/s； (4)| p p1| 0.002 0.100|0.02； (5)0.05 是本实验误差允许的范围，而本实验误差为 0.02，因此在误差允许的范围内， 可以验证动量守恒
