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實驗針對訓練(一)
1．解析：(1)計算小車A碰前速度應選BC段，計算兩車碰撞后的速度應選DE段。由題圖知，AB段是推動小車由靜止開始加速階段，不能用來計算碰前速度；應選用碰撞前做勻速運動的BC段計算速度。同樣的，由題圖知CD段屬于碰撞過程，不能用來計算碰后速度，應選用碰后共同做勻速直線運動的DE段計算碰后速度。
(2)由題圖可知
碰前小車的速度vA＝ m/s＝1.712 m/s
碰前的總動量
p＝mAvA＝0.4×1.712 kg·m/s＝0.684 8 kg·m/s
碰后小車的共同速度v＝ m/s＝1.140 m/s
碰后的總動量p＝(mA＋mB)v＝(0.4＋0.2)×1.140 kg·m/s＝0.684 0 kg·m/s。
(3)在實驗誤差允許的范圍內，兩小車相互作用的過程，系統的動量守恒。
答案：(1)見解析　(2)0.684 8 kg·m/s
0．684 0 kg·m/s　(3)見解析
2．解析：(1)由題圖乙可知，兩小球直徑為d＝4 mm＋15×0.05 mm＝4.75 mm。
(2)題干中沒有要求質量為m1的小球不反彈，則不需要滿足m1>m2。
(5)根據題意，由牛頓第二定律有F1－m1g＝m1
整理可得v1＝。
(6)小球m2做平拋運動，則有s＝v2t，h＝gt2
解得v2＝s。
(7)由于本實驗中m1>m2
則碰后m1不反彈，若碰撞過程中動量守恒，則有m1v1＝m1v3＋m2v2
即m1v1＝m1v3＋m2v2成立，則可說明m1與m2碰撞過程中動量守恒。
答案：(1)4.75　(2)不需要　(5)
(6)s　(7)m1v1＝m1v3＋m2v2
3．解析：(1)A、B發生彈性碰撞，設滑塊A與滑塊B碰撞前瞬間的速度為vA，碰撞后瞬間A、B的速度分別為v′A、vB，根據動量守恒定律得
mAvA＝mAv′A＋mBvB ①
根據能量守恒定律得
②
解得v′A＝ vA ③
vB＝ vA ④
計時器顯示光電門1有一個時間記錄，光電門2有兩個時間記錄，說明A與B碰撞后未反彈，即v′A與vA的方向相同，可知mA>mB。
(2)設擋光片寬度為d，由題意可得vA＝ ⑤
v′A＝ ⑥
vB＝ ⑦
碰撞過程中滿足動量守恒，則應滿足的關系式為
mA ⑧
即。 ⑨
(3)由③④⑥⑦可得
解得。
答案：(1)大于　(2)　(3)
4．解析：(1)根據動量守恒定律得m1v0＝m1v1＋m2v2(m1>m2)，可知v2>v0，v1(2)設Q點到豎直擋板的距離為x，兩球平拋時初速度為v，下落高度為h，有v＝，因此，只要有m1，即，即可驗證碰撞中的動量是守恒的。
答案：(1)C　A　(2)
5．解析：小球A在碰撞前、碰撞后的兩次擺動過程，均滿足機械能守恒定律。小球B在碰撞后做平拋運動，則x應為B球的平均落點到其初始位置的水平距離。碰撞前對A，由機械能守恒定律得mAgL(1－cos α)＝
則mAvA＝mA
碰撞后對A，由機械能守恒定律得
mAgL(1－cos β)＝
則mAv′A＝mA
碰后B做平拋運動，
有x＝v′Bt，H＝gt2
所以mBv′B＝mBx
故要得到碰撞前后的動量，要測量的物理量有mA、mB、α、β、H、L、x。
答案：(1)B球平均落點　(2)mA、mB、α、β、H、L、x
(3)mA　mA　mBx
1 / 1實驗針對訓練(一)　實驗：驗證動量守恒定律
1．(人教版P20T1改編)如圖甲所示，長木板的一端墊有小木塊，可以微調木板的傾斜程度以平衡阻力，使小車能在木板上做勻速直線運動。小車A前端貼有橡皮泥，后端連一打點計時器紙帶，接通打點計時器電源后，讓小車A以某速度做勻速直線運動，與置于木板上靜止的小車B相碰并粘在一起，繼續做勻速直線運動。打點計時器電源頻率為50 Hz，得到的紙帶如圖乙所示，已將各計數點之間的距離標在圖上。
(1)圖中的數據有AB、BC、CD、DE四段，計算小車A碰撞前的速度大小應選哪段？計算兩車碰撞后的速度大小應選哪段？為什么？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)若小車A的質量為0.4 kg，小車B的質量為0.2 kg，根據紙帶數據，碰前兩小車的總動量是多少？碰后兩小車的總動量是多少？
_____________________________________________________________________。
(3)由此可得出實驗結論：______________________________________________。
2．某實驗小組驗證動量守恒定律的裝置如圖甲所示。
(1)選擇兩個半徑相等的小球，其中一個小球有經過球心的孔，用游標卡尺測量兩小球直徑d，如圖乙所示，則d＝________mm。
(2)用天平測出小球的質量，有孔的小球質量記為m1，另一個球記為m2；本實驗中________(選填“需要”或“不需要”)滿足m1>m2。
(3)將鐵架臺放置在水平桌面上，上端固定力傳感器，通過數據采集器和計算機相連；將長約1米的細線穿過小球m1的小孔并掛在力傳感器上，測出懸點到小球上邊緣的距離L。
(4)將小球m2放在可升降平臺上，調節平臺位置和高度，保證兩個小球能發生正碰；在地面上鋪上復寫紙和白紙，以顯示小球m2落地點。
(5)拉起小球m1由某一特定位置靜止釋放，兩個小球發生正碰，通過與力傳感器連接的計算機實時顯示拉力大小；讀出拉力碰前和碰后的兩個峰值。F1和F2通過推導可以得到m1碰撞前瞬間速度v1＝____________；同樣方式可以得到m1碰撞后瞬間速度v3。(已知當地的重力加速度為g)
(6)測出小球m2做平拋運動的水平位移s和豎直位移h，已知當地的重力加速度為g，則m2碰后瞬間速度v2＝________。
(7)數據處理后若滿足表達式：________________(已知本次實驗中m1>m2，速度用v1、v2、v3表示)，則說明m1與m2碰撞過程中動量守恒。
3．某實驗小組用圖中所示的裝置驗證動量守恒定律。實驗開始前在水平放置的氣墊導軌左端裝一個彈射裝置，打開控制開關，滑塊可被彈射裝置向右彈出。滑塊A和滑塊B上裝有相同寬度的擋光片，在相碰的端面裝有輕質彈性架。實驗開始前，滑塊A被彈射裝置鎖定，滑塊B靜置于兩個光電門之間。
(1)打開控制開關，滑塊A被彈出。數字計時器記錄了擋光片通過光電門1的時間Δt1，擋光片先后通過光電門2的時間分別為Δt2和Δt3，則滑塊A(含擋光片)與滑塊B(含擋光片)的質量大小關系是mA________(選填“大于”“等于”或“小于”)mB。
(2)若滑塊A和滑塊B的碰撞過程中滿足動量守恒，則應滿足的關系式為____________(用mA、mB、Δt1、Δt2、Δt3表示)。
(3)若滑塊A和滑塊B的碰撞是彈性碰撞，則＝________(用Δt2、Δt3表示)。
4．為驗證碰撞中的動量是否守恒，某實驗小組選取兩個體積相同、質量不相等的小球，按下述步驟進行實驗。
①用天平測出兩小球的質量(分別為m1和m2，且m1>m2)。
②按上圖安裝好實驗裝置，將斜槽PQ固定在桌邊，使斜槽末端切線水平，先不放小球m2，讓豎直擋板緊貼斜槽末端，再讓小球m1從斜槽頂端P處由靜止釋放，記下小球m1在豎直擋板上的撞擊位置O。
③將豎直擋板向右平移距斜槽末端一定距離，確保小球在碰撞前后均能撞擊固定豎直擋板。
④先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端P處由靜止釋放，記下小球m1撞擊豎直擋板的位置。
⑤將小球m2放在斜槽末端，再讓小球m1從斜槽頂端P處由靜止釋放，與m2發生碰撞，分別記下小球m1和m2撞擊豎直擋板的位置。
⑥圖中A、B、C點是該實驗小組記下的小球與豎直擋板撞擊的位置，用毫米刻度尺量出各個撞擊點到O的距離，分別為OA、OB、OC。
根據該實驗小組的測量，回答下列問題：
(1)小球m1與m2發生碰撞后，m1撞擊的是圖中的________點，m2撞擊的是圖中的________點。(均選填字母“A”“B”或“C”)
(2)只要滿足關系式________________，則說明碰撞中的動量是守恒的。(用m1、m2、OA、OB、OC表示)
5．利用如圖所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，質量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點，質量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上。O點到A球球心的距離為L。使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎直方向的夾角為α，A球釋放后擺動到最低點時恰與B球正碰，碰撞后，A球把輕質指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復寫紙的白紙D。保持α角度不變，多次重復上述實驗，白紙上記錄了多個B球的落點，重力加速度為g。(懸線長遠大于小球半徑)
(1)圖中x應是B球初始位置到__________的水平距離。
(2)為了驗證動量守恒，應測得的物理量有______________。
(3)用測得的物理量表示(vA為A球與B球剛要相碰前A球的速度，v′A為A球與B球剛相碰后A球的速度，v′B為A球與B球剛相碰后B球的速度)：
mAvA＝________________；
mAv′A＝________________；
mBv′B＝________________。
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