实验十二 验证动量守恒定律

一、单项选择题

1．在做验证碰撞中的动量守恒的实验时，选用入射小球和被碰小球的要求是( ) A．入射小球的质量大于被碰小球的质量，两球的直径相同 B．入射小球的质量小于被碰小球的质量，两球的直径相同 C．两球的质量相同，入射小球的直径大于被碰小球的直径 D．两球的质量和直径均相同

2．在做“验证动量守恒定律”的实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，小球的半径为r，各小球的落地点如图KS12-1所示，下列关于这个实验的说法正确的是( )

图KS12-1

A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球

B．让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射球从斜槽上不同的位置滚下 C．要验证的表达式是m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

D．要验证的表达式是m1·(OP－2r)＝m1·(OM－2r)＋m2·ON

3．在做“碰撞中的动量守恒”的实验中，入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，这是为了使( )

A．小球每次都能水平飞出槽口

B．小球每次都以相同的速度飞出槽口 C．小球在空中飞行的时间不变 D．小球每次都能对心碰撞

4．在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，下列说法不符合本实验要求的是( ) A．入射球比被碰球质量大或者小均可，但二者的直径必须相同

B．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放 C．安装轨道时，轨道末端必须水平 D．需要使用的测量仪器有天平和刻度尺

5．在“验证动量守恒定律”实验中，设入射球、被碰球的质量分别为m1、m2，半径分别为r1、r2，为了减小实验误差，下列说法正确的是( )

A．m1＝m2，r1＞r2 B．m1＞m2，r1

D．入射小球释放点要适当高一些

6．在“验证动量守恒定律”实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过间接的测量解决这个问题，下列关于所测量物理量的说法中正确的是( )

A．小球开始释放高度

B．小球抛出点距地面的高度 C．小球做平抛运动的射程

D．同时测量小球抛出点距地面的高度和小球的水平射程 二、多项选择题 7．如图KS12-2在利用悬线悬挂等大小球进行验证动量守恒定律的实验中，下列说法正

确的是( )

图KS12-2

A．悬挂两球的线长度要适当，且等长

B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度 C．两小球必须都是刚性球，且质量相同 D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动

8．如图KS12-3，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．图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是( )

图KS12-3

A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON 三、非选择题

9．气垫导轨(如图KS12-4甲所示)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力．为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a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b.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，在纸带上以相同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度x1、x2和x3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，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________．重复上述实验，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相等，则动量守恒定律得到验证．

甲 乙

图KS12-4

10．如图KS12-5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.此外：

图KS12-5

(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)

实验十二 验证动量守恒定律

1．A 解析：入射小球的质量应大于被碰小球的质量，且r1＝r2＝r. 2．C 3．B 4．A 5．D 6．C

7．ABD 解析：两线等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A正确；由于计算碰

12

撞前速度时用到了mgh＝mv－0，即初速度为0，B正确；本实验中对小球的弹性性能无要

2

求，C错误；两球正碰后，有各种运动情况，所以D正确．

8．ADE

9．0.2abx1 0.2abx3 0.2ab(x1－x3) 0.4abx2

15x1bx1

解析：打点周期T＝，打x1、x2、x3均用时.碰前其中一滑块的动量p1＝mv1＝m＝abbt5

＝0.2abx1，

x3bx3

＝0.2abx3，

t5

故碰前总动量p＝p1－p2＝0.2ab(x1－x3)，

x2

同理碰后总动量p′＝2m＝0.4abx2.

t10．(1)弹性球1、2的质量m1、m2 立柱高h 桌面离水平地面的高度H

c(2)2m1a－h＝2m1b－h＋m2 H＋h碰前另一滑块的动量p2＝mv2＝m＝a解析：(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变化；根据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量m2和立柱高h、桌面离水平地面的高度H就能求出弹性球2的动量变化．

(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程

2m1a－h＝2m1b－h＋m2

c. H＋h