验证动量守恒定律 知识点题库

某小组为验证滑块碰撞过程中动量守恒定律，设计了如下实验，竖直曲面轨道与水平轨道在O处平滑连接，两滑块P、Q与轨道间的动摩擦因数相同，主要实验步骤如下：

①用天平测出滑块P、Q的质量m₁、m₂；

②将滑块P从斜槽上最高点释放，用刻度尺测出滑块P从O₁开始在水平轨道上滑行的距离x₀

如图所示为验证动量守恒的实验装置示意图．

为了研究两个小球在水平方向碰撞前后的动量关系。某同学采用了如图所示的实验装置，该装置可以通过测量小球做平抛运动的水平射程，间接地测定小球碰撞前后的速度。

图中A、B是半径均为r的小钢球，O、O＇点分别是斜槽末端和可转动支柱在水平地面上的垂直投影，且OO＇间的距离等于A球的直径。实验时，使支柱处于倒下状态，先让A球多次从斜槽上同一位置静止释放，找到其平均落地点的位置P ， 测量水平射程OP的长度x₀。然后，把支柱立起，将B球静置于支柱上，再将A球从斜槽上同一位置静止释放，与B球正碰（B球平抛出去的同时支柱倒下），并多次重复。分别找到A、B相碰后平均落地点的位置M、N。

如图所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球（小球与弹簧不连接），压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中（管径略大于两球直径），金属管水平固定在离地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧，现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小取g，按下述步骤进行实验：

①用天平测出小球P和Q的质量分别为m₁、m₂；

②用刻度尺测出管口离地面的高度h；

③解除锁定记录两球在水平地面上的落点N、M；

根据该同学的实验，回答下列问题：

如图, 用“碰撞试验器”可以动量守恒定律, 即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

①试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量（填选项前的序号），间接地解决这个问题

a. 小球开始释放高度h      b. 小球抛出点距地面的高度H      c. 小球做平抛运动的射程

②若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（用m₁;m₂;OM;ON;OP表示）若碰撞是弹性碰撞．那么还应满足的表达式为（用m₁;m₂;OM;ON;OP表示）．

某实验小组利用如图所示的装置验证“碰撞过程中的动量守恒”和探究“碰撞过程中的动能是否守恒”。水平的气垫导轨上有两滑块A、B，滑块A上有宽度为d的遮光板；滑块B上固定一支架，支架上水平固定一内壁光滑左侧开口的细薄金属直管，金属管右侧用金属板封闭，管内靠近金属板处静置一金属小球。气垫导轨通气后利用右侧挡板上的弹射装置将滑块A向左弹出，测得滑块A第一次经过光电门的时间为t₁ ， 后与静止的滑块B相碰，碰后滑块B和小球一起向左滑动滑块A向右运动。滑块A第二次通过光电门的时间为t₂ ， 滑块B与左侧挡板刚接触时，立即被安装的锁止装置锁止，同时金属管中的小球沿管壁飞出落在水平地面上的O点(图中未画出)。用天平称量出滑块A(包括遮光板的总质量M₁、滑块B(包括支架、金属管)的总质量M₂、小球的质量m，重力加速度为g。请回答以下问题：

某研究小组设计了如下实验来验证动量守恒定律：

两条相同的细线分别挂着两个等体积小球，质量分别是m₁和m₂ ， 中间夹有一轻弹簧，再用一细线穿过弹簧连接两球，弹簧处于压缩状态但不与小球连接。用火烧断细线，两球向左右运动，测出它们最大的摆角分别为 ， ，如图所示。

如图1所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G₁和G₂为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为m_A、m_B ， 且选择m_A大于m_B ， 两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下；

⑴调节气垫导轨成水平状态；

⑵轻推滑块A，测得A通过光电门G₁的遮光时间为t₁；

⑶A与B相碰后，B和A先后经过光电门G₂的遮光时间分别为t₂和t₃ ．

回答下列问题：

①用螺旋测微器测得遮光片宽度如图2所示，读数为：mm；

②实验中选择m_A大于m_B的目的是：；

③利用所测物理量的符号表示动量守恒成立的式子为：．

某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律．主要实验步骤如下：

①将斜槽固定在水平桌面上，调整末端切线水平；

②将白纸固定在水平地面上，白纸上面放上复写纸；

③用重锤线确定斜槽末端在水平地面上的投影点O；

④让小球A紧贴定位卡由静止释放，记录小球的落地点，重复多次，确定落点的中心位置Q；

⑤将小球B放在斜槽末端，让小球A紧贴定位卡由静止释放，记录两小球的落地点，重复多次，确定A、B两小球落点的中心位置PR、；

⑥用刻度尺测量P、Q、R距O点的距离 ；

⑦用天平测量小球A、B质量m₁、m₂；

⑧分析数据，验证等式 是否成立，从而验证动量守恒定律．

请回答下列问题：

如图所示为实验室中《验证动量守恒定律》的实验装置示意图。

两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A,B两球的碰撞来验证动量守恒定律。

      

如图所示为实验室中《验证动量守恒定律》的实验装置示意图。

甲组同学：m₁＞m₂

⑴实验中须要求的条件是；

A．斜槽轨道尽量光滑以减少误差

B．斜槽轨道末端的切线必须水平

C．入射球和被碰球的大小可以不同

D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放

⑵图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，用天平测量两个小球的质量m₁、m₂ ， 先让入射球m₁多次从斜轨上S位置静止释放，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静置于水平轨道的末端，再将入射球m₁从斜轨上S位置静止释放，与小球m₂相碰，分别找到m₁、m₂相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程OM、ON。

⑶为了验证碰撞前后动量守恒，甲同学只需验证表达式：成立，即表示碰撞中动量守恒。

乙组同学：m₂＞4m₁ ， 两球为弹性碰撞，轨道改为特殊材料做成的光滑轨道，其它不变按照（2）的步骤完成实验，将落地点仍然按照上图所示顺序标记为M、P、N。

⑷由以上信息判断：m₁碰撞前的落点为，m₁碰撞后的落点为；

⑸为了验证碰撞前后动量守恒，乙同学只需验证表达式：成立，即表明碰撞中动量守恒。

关于“验证动量守恒定律”的实验,请完成下列的三个问题:

用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，斜槽与水平槽平滑连接．安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下铅垂线所指的位置O.接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，认为其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘处的B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．

为了验证动量守恒定律，某实验小组用如图所示的“碰撞实验器”设计了如下实验。实验步骤如下：

①按照如图所示的实验装置图，安装实物图；

②调整斜槽末端水平，O点为斜槽末端在水平地面上的竖直投影；

③在轨道上固定一挡板S，从紧贴挡板S处由静止释放质量为m₁的小球1小球1落在P点，用刻度尺测得P点与O点的距离为L₀；

④在装置末端放置另一个小球2，其质量为m₂ ， 现仍从紧贴挡板S处由静止释放小球1，小球1与小球2发生正碰，小球2落在N点小球1落在M点，测得M点与O点的距离为L₁ ， N点与O点的距离为L₂。

章俊同学用如图甲所示的实验装置来验证动量守恒定律。实验时他先让质量为m₁的入射小球A从斜槽上某一固定位置C由静止释放，小球A从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把质量为m₂的被碰小球B放在水平轨道末端，仍将小球A从位置C由静止释放，小球A和B碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，M、P、N为三个落点的平均位置，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图乙所示。

回答下列问题：

如图所示为研究斜槽末端小球碰撞时动量是否守恒的实验装置。主要实验步骤如下：

a．将斜槽PQR固定在铁架台上，使槽的末端QR水平；

b．使质量较大的A球从斜槽上某一位置静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹；

c．再把半径相同、质量较小的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从刚才的位置由静止开始滚下，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；

d．记录纸上的O点为水平槽末端R在记录纸上的垂直投影，D、E、F为三个落点的平均位置。用刻度尺测量出OD、OE、OF的距离，记为x₁、x₂、x₃ ， 测量A球的质量为m_A ， B球的质量为m_B ， 且m_A=3m_B。

在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作：

Ⅰ.在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；

Ⅱ.将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B；

Ⅲ.把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C。

①若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量、间的关系是。（选填“”“”或“”）

②为完成本实验，必须测量的物理量有。

A．小球a开始释放的高度h       B．木板水平向右移动的距离l

C．a球和b球的质量、 D．O点到A、B、C三点的距离、、

③在实验误差允许范围内，若满足关系式，则动量守恒（用②所选的物理量表示，要求化简）

④在实验误差允许范围内，若满足关系式，则机械能守恒（用②所选的物理量表示，要求化简）

如图所示，为“验证碰撞中的动量守恒”实验装置示意图。则：