1、【 精品教育资源文库 】 实验七 验证动量守恒定律 对应演练 迁移运用 1 (多选 )在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差( AB ) A导轨安放不水平 B小车上挡光板倾斜 C两小车质量不相等 D两小车碰后连在一起 解析 实验要求小车碰撞前后均做匀速直线运动，才能准确测量碰撞前后的速度，若导轨安放不水平，会引起误差，选项 A 正确；小车的速度用挡光板的宽度与通过光电门的时间的比值来计算，若挡光板倾斜，则会引起挡光板宽度的误差，影响实验结果，选项 B 正确；实验过程需要改变小车质量和考虑各种碰撞情况 ，包括碰后连在一起的情况，选项 C、 D 错误 2某同学设计了一个用
2、打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车 A 的前端黏有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并黏合成一体继续做匀速运动他设计的具体装置如图甲所示，在小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为 50 Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力 (1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距标在图上， A 为运动起始的第一点，则应选 _BC_段计算 A 的碰前速度，应选 _DE_段来计算 A 和 B 碰后的共同速度 (选填 “ AB”“ BC”“ CD” 或 “ DE”) (2)已测得小车 A 的质量 m1 0.40 kg.小车 B 的质量 m2 0.20
3、 kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为 _0.420_kgm/s ，碰后总动量为 _0.417_kgm/s. 解析 (1)取研究对象运动情况比较稳定的一段计算其运动速度 (2)碰撞前总动量 p1 mAvA 0.40 10.5010 20.1 kgm/s 0.420 kgm/s ，碰后总动量p2 (mA mB)v (0.40 0.20) 6.9510 20.1 kgm/s 0.417 kgm/s. 3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、 D的气垫导轨和滑块 A、 B 探究碰撞中的
4、不变量，实验装置如图所示 (弹簧的长度忽略不计 ) 采用的实验步骤如下： 【 精品教育资源文库 】 a用天平分别测出滑块 A、 B 的质量 mA、 mB； b调整气垫导轨，使导轨处于水平； c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； d用刻度尺测出 A 的左端至挡 板 C 的距离 L1； 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滑块分别碰撞挡板 C、 D 时计时结束，记下 A、 B 分别到达 C、 D 的运动时间 t1和 t2. (1)实验中还应测量的物理量及其符号是 _B 的右端至挡板 D 的距离 L2_
5、. (2)作用前 A、 B 两滑块质量与速度乘积之和为 _0_；作用后 A、 B 两滑块质量与速度乘积之和为 _mAL1t1 mBL2t2_. (3)作用前、后 A、 B 两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，产生误差的原因有 _见解析 _.(至少答出两点 ) 解析 A、 B 两滑块被压缩的弹簧弹开后，在气垫导轨上运动时可视为匀速运动，因此只要测出 A 与 C 的距离 L1、 B 与 D 的距离 L2及 A 到 C、 B 到 D 的时间 t1和 t2，测出两滑块的质量，就可以探究碰撞中的不变量 (1)实验中还应测量的物理量为 B 的右端至挡板 D 的距离 L2. (2)设向左为正方向，根据所测
6、数据求得两滑块的速度分别为 vA L1t1， vB L2t2.碰前两滑块静止，即 v 0，质量与速度乘积之和为零，碰后两滑块的质量与速度乘积之和为 mAvA mBvB mAL1t1 mBL2t2. (3)产生误差的原因 L1、 L2、 t1、 t2、 mA、 mB的数据测量误差； 没有考虑弹簧推动滑块的加速过程； 滑块并不是做标准的匀速直线运动，滑块与导轨间有少许摩擦力； 气垫导轨不完全水平 4某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验气垫导轨装置如图所示 (1)下面是实验的主要步骤： 安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； 向气垫导轨通入压缩空气； 把打点计时器固定
7、在紧靠气垫导轨左端弹 射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射【 精品教育资源文库 】 架并固定在滑块 1 的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； 使滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的弹簧； 把滑块 2 放在气垫导轨的中间； 先 _接通打点计时器的电源 _，然后 _放开滑块 1_，让滑块带动纸带一起运动 (滑块 1 与滑块 2 碰后会黏在一起 ) 取下纸带，重复步骤 ，选出理想纸带如图所示 测得滑块 1 的质量为 m1 310 g，滑块 2(包括橡皮泥 )的质量为 m2 205 g. 请完善实验步骤 . (2)已知打点计时器每隔 0.02 s 打一个点，计算可
8、知两滑块相互作用以前系统的总动量为 _0.620_ kgm/s ，两滑块相互作用以后系统的总动量为 _0.618_ kgm/s.( 保留三位有效数字 ) (3)试说明 (2)中两结果不完全相等的主要原因是 _纸带与打点计时器限位孔之间有摩擦 _. 解析 (1)实验前应先接通打点计时器的电源，再放开滑块； (2)作用前系统的总动量为滑块 1 的动量 p0 m1v0，由纸带知 v0 0.20.1 m/s 2 m/s，即 p0 0.620 kgm/s ；作用后系统的总动量为两滑块的动量 和，且此时两滑块黏在一块，有相同的速度 v，由纸带可知 v0.1680.14 m/s 1.2 m/s，所以此时的动
9、量 p (m1 m2)v 0.618 kgm/s. 5现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 0.310 kg，滑块 B 的质量 m2 0.108 kg，遮光片的宽度 d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率 f 50.0 Hz. 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
10、时间为 tB 3.50010 3 s，碰撞前后打出的纸带如图乙所示 【 精品教育资源文库 】 若实验允许的相对误差绝对值 (? ?碰撞前后总动量之差 碰前总动量 100%) 最大为 5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程 解析 按定义，物块运动的瞬间时的 速度大小 v 为 v s t， 式中 s 为物块在短时间 t 内走过的路程 设纸带上打出相邻两点的时间间隔为 tA，则 tA 1f 0.02 s， tA可视为很短 设 A 在碰撞前、后时速度大小分别为 v0， v1.将 式和图上提供的实验数据代入 式得 v0 2.00 m/s， v1 0.970 m/s， 设 B 在碰撞后的速度大小为 v2，由 式得 v2 d tB， 代入题给实验数据得 v2 2.86 m/s. 设两滑块在碰撞前、后的总动量分别 为 p 和 p 则 p m1v0， p m1v1 m2v2， 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为 p |p pp |100% ， 联立 式并代入有关数据，得 p 1.7%5%， 因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律 答案 是在误差范围内，过程略
