高考物理复习专题验证动量守恒定律

专题62 验证动量守恒定律（测）

【满分：60分时间：45分钟】

实验题（共5小题，每题12分）

1．某同学用如图所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。

（1）实验中必须要求的条件是（）

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．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同

D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下

（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量（）（填选项号）

A．水平槽上未放B球时，测量A球落点P到O点的距离

B．A球与B球碰撞后，测量A球落点M到O点的距离

C．A球与B球碰撞后，测量B球落点N到O点的距离

D．测量A球或B球的直径

E．测量A球和B球的质量（或两球质量之比）

F．测量释放点G相对于水平槽面的高度

G．测量水平槽面离地的高度

（3）某次实验中得出的落点情况如下图所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为____________。

【答案】(1) BD (2) A、B、C、E (3) 4：1

【名师点睛】本题考查了通过平抛运动验证动量守恒定律的方法。

2．某同学设计了一个用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使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动．他设计的具体装置如图所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．

①若已得到打点纸带如图甲所示，并将测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，若要计算小车A的碰前速度以v A及计算A和B碰后的共同速度v共，应分别选择纸带的哪一段？（“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）

②若已测得小车A的质量 m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，那么碰前两小车的总动量为多少？碰后两小车的总动量为多少？

【答案】①BC，DE；②0.420kg•m/s；0.417kg•m/s．

【解析】

①推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度．

②碰前小车的速度为诶：v A===1.05m/s，

碰前的总动量为：P=m A v A=0.4×1.05=0.420kg•m/s；

碰后小车的共同速度为：

v=

==0.695m/s ，

碰后的动量为：P ′=（m A +m B ）v=（0.4+0.2）×0.695=0.417kg•m/s；

【名师点睛】本题考查了验证动量守恒定律实验，分析清楚小车运动过程，运用速度公式、动量计算公式即可正确解题，要掌握根据纸带求速度的方法．①小车做匀速直线运动时，在相等时间内的位移相等，分析小车的运动过程，然后答题；②根据图象，由速度公式求出小车的速度，然后由P=mv 求出动量．

3．如图为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒实验的装置。两个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_____________成立，则说明该实验中动量守恒。

【答案】气垫导轨水平， 0A B A B

m m t t = 【解析】

【名师点睛】滑块静止，处于平衡状态，所受合力为零，据此分析答题；求出滑块速度，由动量守恒定律分析答题；本题考查了实验注意事项、实验数据处理，应用速度公式、动量守恒定律即可正确解题。

4．某同学用如图所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB 是斜槽，BC 是水平槽，它们连接平滑，O 点为重锤线所指的位置．实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置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10次，然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G 由静止滚下，和球2碰撞，碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次．实验得到小球的落点的平均位置分别为M 、N 、P ．

（1）在该实验中，应选用的器材是下列器材中的．

A天平 B游标卡尺 C刻度尺 D大小相同的钢球两个

E大小相同的钢球和硬橡胶球各一个

（2）在此实验中，球1的质量为m1，球2的质量为m2，需满足m1m2（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

（3）被碰球2飞行的水平距离由图中线段表示．

（4）若实验结果满足m1•=，就可以验证碰撞过程中动量守恒．

【答案】（1）ACE；（2）大于；（3）；（4）m1+m2

【解析】

（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：m1v0=m1v1+m2v2

在碰撞过程中动能守恒故有：m1v02=m1v12+m2v22

解得：v1=

要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1﹣m2＞0，

故答案为：大于．

（3）1球和2球相撞后，2球的速度增大，1球的速度减小，都做平抛运动，竖直高度相同，所以所以碰撞后2球的落地点是P点，所以被碰球2飞行的水平距离由图中线段

表示；

（4）N为碰前入射小球落点的位置，M为碰后入射小球的位置，P为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小

【名师点睛】本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证．（1）根据实验的原理，选择需要进行实验的器材；写出验证动量守恒定律的表达式，根据表达式中的物理量选择需要的测量工具；（2）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．（3）小球1和小球2相撞后，小球2的速度增大，小球1的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出；（4）先根据平抛运动的特点判断碰撞前后两个小球的落地点，再求出碰撞前后两个小球的速度，根据动量的公式列出表达式，代入数据看碰撞前后的动量是否相等．

5．两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．

①实验中必须满足的条件是．

A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差

B．斜槽轨道末端的切线必须水平

C．入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下

D．两球的质量必须相等