[高三理化生]2011高考专题典例解析：验证动量守恒定律实验

[高三理化生]2011高考专题典例解析：验证动量守恒定律实验 实验13:验证动量守恒定律 【例1】如图实所示,在做“验证动量守恒定律”实验时,入射小球在斜槽上释放点的高低直接影响实验的准确性,下列说法正确的有 ( ) A.释放点越高,两球相碰时相互作用的内力越大,外力(小支柱对被碰小球作 碰撞前后总动量之差越小,因而误差越小 用力)的冲量就相对越小, B.释放点越高,入射小球对被碰小球的作用力越大,小支柱对被碰小球作用 力越小 C.释放点越低,两球飞行的水平距离越接近,测量水平位移的相对误差就小 D.释放点越低,入射小球速度越小,小球受阻力就小,误差就小 答案 A 【例2】如右图所示,在做“碰撞中的动量守恒”的实验中,所用钢球质量m=17 g,玻璃球 1 的质量为m=5.1 g,两球的半径均为r=0.80 cm,某次实验得到如下图所示的记录纸(最 2 小分度值为1 cm),其中P点集为入射小球单独落下10次的落点,M和N点集为两球相 碰并重复10次的落点,O是斜槽末端投影点. (1)安装和调整实验装置的两点主要要求是: . (2)在图中作图确定各落点的平均位置,并标出碰撞前被碰小球的投影位置O′. (3)若小球飞行时间为0.1 s,则入射小球碰前的动量p= kg?m/s,碰后的动量p′= 11kg?m/s, 被碰小球碰后的动量p′= kg?m/s(保留两位有效数字) 2 答案 (1)斜槽末端要水平,小支柱到槽口的距离等于小球直径且两小球相碰时球心在同一水平线上 (2)略 (3)0.034 0.020 0.013 【例3】某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,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相碰并粘合成一体,继续 1 / 5 做匀速运动.他设计的装置如图(a)所示.在小车A后连着纸带,电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz,长木板下垫着小木片以平衡摩擦力. )所示,并测得各计数点间距(已标在图示上).A为运动的(1)若已测得打点纸带如图(b 起点,则应选 段来计算A碰前的速度.应选 段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”). =0.2 kg,则碰前两小车的总动量为 (2)已测得小车A的质量m=0.4 kg,小车B的质量为m12 kg?m/s,碰后两小车的总动量为 kg?m/s. 答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417 【例4】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和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下: a.用天平分别测出滑块A、B的质量m、m; AB 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C板的距离L; 1 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C、D挡板时计时结束,记下A、B分别到达C、D的运动时间t和t. 12 (1)实验中还应测量的物理量及其符号是 . (2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的达式是 ,上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因有 (至少答出两点). 答案 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L,B与D的距离L及A到C,B到D的时间t和t.测出两滑块的质量,就可以1212 LL21用m=m验证动量是否守恒.(1)实验中还应测量的物理量为B与D的距离,符号为ABtt21 2 / 5 L. 2 LL12(2)验证动量守恒定律的表达式是m=m,产生误差的原因:?L、L、m、m的数AB12ABtt21 据测量误差.?没有考虑弹簧推动滑块的加速过程.?滑块并不是标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力. 1.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 答案 B 2.在“验证动量守恒定律实验”中,下列关于小球落点的说法,正确的是 ( ) A.如果小球每次从同一点无初速度释放,重复几次的落点一定是重合的 B.由于偶然因素的存在,重复操作时小球落点不重合是正常的,但落点应当比较密集 C.测定P的位置时,如果重复10次的落点分别是P,P,P,……,P则OP应取OP、OP、1231012 OP，OP，OP，？？，OP12310OP、……、OP的平均值,即:OP= 31010 D.用半径尽可能小的圆把P、P、P,……,P圈住,这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置P 12310 答案 BD 3.如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图. (1)若入射小球质量为m,半径为r;被碰小球质量为m,半径为r,则 ( ) 1122 A.m>m,r>rB.m>m,rm,r=rD.m