验证动量守恒定律 知识点题库

如图为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒的装置．两带有等宽遮光条的滑块A和B，质量分别为m_A、m_B ， 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，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t_A和t_B ， 若有关系式，则说明该实验动量守恒．

为了验证“两小球碰撞过程中的动量守恒”，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：

Ⅰ．将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；

Ⅱ．将木板向右平移适当的距离固定，再使小球a 从原固定点由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹B；Ⅲ．把小球b静止放在斜槽轨道的水平段的最右端，让小球a 仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两小球分别撞到木板并在白纸上留下痕迹A和C；

Ⅳ．用天平测出a、b两个小球的质量分别为m_a和m_b ， 用刻度尺测量白纸上O点到A、B、C三点的距离分别为y₁、y₂和y₃ ．

根据上述实验，请回答下列问题：

某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律．装置固定在水平面上，圆弧形轨道下端切线水平．两球半径相同，两球与水平面的动摩擦因数相同．实验时，先测出A、B两球的质量m_A、m_B ， 让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放，记下其在水平面上滑行距离的平均值x₀ ， 然后把球B静置于轨道下端水平部分，并将A从轨道上同一位置由静止释放，并与B相碰，重复多次．

①为确保实验中球A不反向运动，则m_A、m_B应满足的关系是；

②写出实验中还需要测量的物理量及符号：；

③若碰撞前后动量守恒，写出动量守恒的表达式：；

④取m_A=2m_B ， x₀=1m，且A、B间为完全弹性碰撞，则B球滑行的距离为．

某同学用如图甲所示装置，通过质量分别为m₁、m₂的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，步骤如下：

①安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O；

②不放小球B，让小球A从斜槽上挡板处由静止滚下，并落在地面上；重复多次以确定小球落点位置；

③把小球B放在轨道水平槽末端，让小球A从挡板处由静止滚下，使它们碰撞：重复多次以确定碰撞后两小球的落点位置；

④用刻度尺分别测量三个落地点M、P、N离O点的距离，即线段的长度OM、OP、ON．

某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，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C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C由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，Pˊ为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于O Pˊ，米尺的零点与O点对齐．

如图所示为实验室“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置．

如图1所示，在做“碰撞中的动量守恒”实验中．

有两个小球a、b在水平桌面上发生碰撞,在满足下列条件时能够发生一维碰撞的是 （  ）

某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为h的光滑水平桌面上，放置两个小球a和b。其中，b与轻弹簧紧挨着但不栓接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a放置于桌面 边缘，球心在地面上的投影点为O点。实验时，先将a球移开，弹簧解除锁定，b沿桌 面运动后水平飞出。再将a放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验10次。实验中，小球落点记为A、B、C。

 

某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球 和 ，实验步骤如下：

①用天平测得 、 两小球的质量分别为 、 ，且

②如图所示安装器材，在竖直木板上记下O点（与装置C点的小球的球心等高），调节斜槽使其末端的切线水平

③C处先不放小球，将球 从斜槽上的适当高度由静止释放，球 抛出后撞在木板上的平均落点为P

④再将球 置于C处，让球 从斜槽上的同一位置由静止释放，两球碰后落在木板上的平均落点为M、N

⑤．用刻度尺测出三个平均落点到O点的距离分别为 、 、

回答下列问题：

某实验小组做“验证动量守恒定律”的实验，分别设计了两种实验装置。

某同学用图甲装置在做“探究碰撞中的不变量”实验时，入射小球和被碰小球的质量关系为 实验后，两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图乙所示。他将米尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC，该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量守恒，机械能有损失。由此可以判断出图乙中的B点是___________

用如图甲所示的水平气垫导轨来验证动量守恒定律，用频闪照相机闪光4次拍的照片如图乙所示，已知闪光时间间隔△t=1s，闪光本身持续时间极短。已知在这4次闪光的时间内A、B均在0~160cm范围内，A、B碰撞过程时间极短，且第一次闪光时，A恰好过x=110cm处，B恰好过x=140cm处，则由图可知：

           

一个物理学习小组利用图甲所示的装置和手机拍摄的连拍功能（相邻两张照片拍摄的时间间隔相同）来验证动量守恒定律。其实验步骤如下：

（步骤1）用天平测出A、B两个小球的质量m_A、m_B（m_A>m_B）；

（步骤2）把坐标纸紧贴在木板上，固定木板和斜槽在同一竖直面上，使斜槽末端保持水平，调整好手机的位置使摄像头正对坐标纸；

（步骤3）让入射小球在斜槽上的P点由静止释放，小球离开斜槽后，启动手机连拍功能进行拍摄，选择小球在空中运动时的相邻两张照片，在坐标纸上记录下小球的位置，如图乙所示；

（步骤4）更换新的坐标纸，将被碰小球放在斜槽末端，____；

（步骤5）两小球离开斜槽后，再次启动手机连拍功能进行拍摄，选择两球同时在空中运动时的相邻两张照片，在坐标纸上记录小球的位置，如图丙所示；

根据实验回答以下问题：

某同学用如图中所示的实验装置验证动量守恒定律，所用器材包括：气热导轨滑块A（上方安装有遮光片）、滑块B、两个与计算机连接的光电门等。实验步骤如下：

物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的试验。步骤如下：

①用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g；

②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；

③向气垫导轨通入压缩空气；

④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为 。照片如图。该组同学结合实验过程和图像分析知：该图像是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0~80cm刻度范围内；第一次闪光时，滑块B恰好通过x=55cm处，滑块A恰好通过x=70cm处；碰撞后有一个物体处于静止状态。请问：

某同学设计了如图所示的实验来验证碰撞过程中的动量守恒。轨道AOB在O处平滑相接，B右侧为粗糙水平面，有两个材料及表面粗糙程度均相同的小物块甲、乙，其质量分别为m₁和m₂（m₁＞m₂），令小物块甲从斜面上M点由静止下滑，运动至粗糙水平面上的C点速度恰好减为0，测量B、C间距为x₀ ， 把小物块乙置于B点，小物块甲仍从斜面上M点由静止下滑，小物块甲与小物块乙碰撞后，在粗糙水平面上的位移大小分别为x₁、x₂。

             

如图所示，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。则：