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4实验:验证动量守恒定律
必备知识基础练
1.(2021山东潍坊期中)如图甲所示,某实验小组利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒。实验器
材:支架,两个半径相同的球1和球2,细线若干,坐标纸,刻度尺等。实验所在地重力加速度大小为g。
甲
乙
实验步骤如下:
(1)测量小球1、2的质量分别为m、m,将小球各用两细线悬挂于水平支架上,使两小球球心位于同
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一水平面,如图甲所示;
(2)将坐标纸竖直固定在一个水平支架上,使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小
格是相同的正方形。将小球1拉至某一位置A,由静止释放,垂直坐标纸方向用手机高速连拍;
(3)如图乙所示,分析连拍照片得出,球1从A点由静止释放,在最低点与球2发生水平方向的正碰,球
1碰后到达最高位置为B,球2向右摆动的最高位置为C,测得A、B、C到最低点的竖直高度差分别
为h、h、h,则碰后瞬间球1的速度大小为,碰后瞬间球2的速度大小为;
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(4)若满足关系式,则能证明碰撞中系统总动量守恒;若满足关系式,
则说明两小球发生的是弹性碰撞。
2.某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。实验时先使A
球从斜槽上某一固定位置G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G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。重复上述操作10次,得到了
如图乙所示的三个落地点。
(1)请你叙述找出落地点的平均位置的方法
是:,并在图中读出OP=cm。
(2)已知m∶m=2∶1,碰撞过程中动量守恒,则由图可以判断出R是球的落地点,P是
AB
球的落地点。
(3)用题中的字母写出动量守恒定律的表达式:。
3.某实验小组选用水平气垫导轨、光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中的动量守恒。实验
仪器如图所示,请根据实验过程和实验数据补全下表。
实验过程:
(1)调节气垫导轨水平,并使光电计时器系统正常工作。
(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L。
(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)。
(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m、m。
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(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上,让滑块2处于静止状态(v=0),用滑块1以初速度v与之碰撞
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(这时光电计时器系统自动计算时间),碰后两者粘在一起,分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门
的遮光时间t和碰后通过光电门的遮光时间t。
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(6)先根据v=计算滑块1碰撞前的速度v及碰后两者的共同速度v;再计算两滑块碰撞前后的总动
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量,并比较两滑块碰撞前后的总动量。
实验数据:m=0.324kg,m=0.181kg,L=1.00×10-3m
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滑块1
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