1 实验：探究碰撞中的不变量 知识点题库

某同学用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及固定在木板一端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片即弹片释放装置．释放弹片可将硬币以某一初速度弹出．已知一元硬币和五角硬币与长木板间动摩擦因数相同．主要实验步骤如下：

①将一元硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去，硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的适当位置取一点O，测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离．再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复多次，取该距离的平均值记为x₁ ， 如图乙所示；

②将五角硬币放在长木板上，使其左侧位于O点，并使其直径与中心线重合．按步骤①从同一位置释放弹片，重新弹射一元硬币，使两硬币对心正碰，重复多次，分别测出两硬币碰后停止滑行时距O点距离的平均值x₂和x₃ ， 如图丙所示．

某同学设计了一个用打点计时器做“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，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图1所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力．

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的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），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_A、m_B ．

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L₁ ．

e．按下电钮放开卡销，同时使记录滑块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挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t₁和t₂ ．

①实验中还应测量的物理量及其符号是．

②作用前A、B两滑块质量与速度乘积之和为；作用后A、B两滑块质量与速度乘积之和为．

③作用前、后A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全此昂等，产生误差的原因有，（至少答出两点）

某同学用如图1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．

为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做了如下实验：

①用天平测出两个小球的质量分别为m₁和m₂ ， 且m₁＞m₂ ．

②按照如图所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端．

③先不放小球m₂ ， 让小球m₁从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．

④将小球m₂放在斜槽前端边缘处，让小球m₁从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m₁和小球m₂在斜面上的落点位置．

⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为L_D、L_E、L_F ．

根据该同学的实验，回答下列问题：

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．

某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，其操作步骤如下：

A．将操作台调为水平

B．用细线将滑块A、B连接，滑块A、B紧靠在操作台边缘，使滑块A、B间的弹簧处于压缩状态

C．剪断细线，滑块A、B均做平抛运动，记录滑块A、B的落地点M、N

D．用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离x₁、x₂

E．用刻度尺测出操作台台面距地面的高度h

为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：

①用天平测出两个小球的质量(分别为m₁和m₂ ， 且m₁＞m₂)。

②按照如图所示的那样，安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端处的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端。

③先不放小球m₂ ， 让小球m₁从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置。

④将小球m₂放在斜槽末端边缘处，让小球m₁从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球m₁和m₂在斜面上的落点位置。

⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为L_D、L_E、L_F。

为验证碰撞中的动量守恒，某同学选取了体积相同、质量不同的小球1、2，按以下步骤进行实验：

①用天平测出小球1、2的质量并分别记为m₁和m₂。

②按图安装好实验装置，在与斜槽末端距离为d处固定一竖直挡板，并在挡板上贴上白纸和复写纸，记下小球位于斜槽末端时球心在白纸上的投影点为O。

③先不放小球2，让小球1从斜槽顶端S处由静止开始滚下；然后将小球2放在斜槽末端，让小球1仍从斜槽顶端S处由静止滚下，使二者发生碰撞，结果在白纸上一共打下了三个点。多次重复步骤③，将小球在白纸上的三个平均落点分别记为A，B，C。

④用毫米刻度尺量出三个落点到O点的距离。

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：

如图所示，在利用斜槽轨道做“验证动量守恒定律”的实验中，实验操作步骤如下：

①先用天平测出两小球质量m₁和m₂；

②安装调整好实验装置，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；

③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，其圆心就是小球落点的平均位置；

④把小球2放在斜槽前端边缘位置B，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3同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

⑤用刻度尺分别测量三个小球落点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段 、 、 的长度。

请根据以上实验操作步骤完成下列内容：

某同学用如图1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．

“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示，回答下列问题：

某物理实验兴趣小组查询资料知生活中硬质木球或钢球之间发生碰撞时，动能损失比较小，可以忽略不计，通常可以将它们之间的碰撞看成弹性碰撞。现设计如图所示的实验验证“钢球与硬质木球之间的碰撞为弹性碰撞”。有两个大小相同、质量不同的钢球A和硬质木球B在同一条水平轨道上，水平轨道比较光滑，对小球的阻力可以忽略不计。两球心在同一水平直线上，现给小球A一个水平向右的初速度，使之和一静止的硬质木球B发生对心正碰，碰后两个小球先后通过光电门2。

下图为验证动量守恒定律的实验装置示意图。

如图甲所示为验证动量守恒定律的实验装置。

实验过程为：按图甲安装好器材，在地面上平放白纸和复写纸，用天平测量入射球和靶球质量 、 ，先使入射球从斜槽上固定位置G由静止开始滚下，落到复写纸上，重复上述操作多次。再把靶球放在水平槽末端，让入射球仍从位置G由静止开始滚下，和靶球碰撞后继续向前运动落到复写纸上，重复操作多次。最终记录纸上得到的落点痕迹如图乙所示。

利用碰撞做“验证动量守恒定律”的实验，实验装置如图甲，仪器按要求安装好后进行实验，在白纸上记录下重锤位置和各次实验时小球落点的平均位置，设小球质量分别为 、 ，且 ，小球间的碰撞是弹性碰撞。

在做验证动量守恒定律的实验时，入射球a的质量为m₁ ， 被碰球b的质量为m₂ ， 小球的半径为r，各小球的落点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是 (  )

如图甲所示，在做验证动量守恒定律的实验时，小车A的前端粘有橡皮泥，推小车A一下，使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B（碰撞端装有撞针）相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器在纸带上打出的点如图乙所示，每隔4个点取一个计数点，相邻计数点间的距离已在图中标出，电磁打点计时器所用电源的频率为50Hz，长木板右端下面垫放小木片以平衡摩擦力。

某小组在做“寻求碰撞中的不变量”实验时，采用了如图1所示的实验装置，小车甲、乙的碰撞端分别装上撞针与橡皮泥。

现进行以下操作：把打点计时器固定在光滑水平轨道左侧，将纸带一端穿过打点计时器，另一端连在小车甲的后面；打开打点计时器，轻推一下小车甲，使其获得一定速度，之后与静止的小车乙碰撞粘连成一体；关闭打点计时器，取下纸带，进行相关探究。在某次实验中得到的部分纸带如图2所示，图中的直尺为毫米刻度尺。