某同学用图示的装置做验证动量守恒定律的实验.选用小球a为入射小球,b为被碰小球.设小球a、b的质量分别为ma、mb;则它们的质量关系应为ma______mb,半

某同学用图示的装置做验证动量守恒定律的实验.选用小球a为入射小球,b为被碰小球.设小球a、b的质量分别为ma、mb;则它们的质量关系应为ma______mb,半

题型:不详难度:来源:
某同学用图示的装置做验证动量守恒定律的实验.选用小球a为入射小球,b为被碰小球.设小球a、b的质量分别为ma、mb;则它们的质量关系应为ma______mb,半径关系为ra______rb(填“大于”、“等于”或“小于”).放上被碰小球b后,两小球a、b碰后的落点如图所示,系统碰撞过程中动量守恒则应满足的表达式是______,(用题中物理量和图中字母表示)
答案
(1)验证碰撞过程的动量守恒,为防止两个小球碰撞后入射球反弹,入射球的质量与大宇被碰球的质量;
(2)要使两球发生对心正碰,两小球发生碰撞时,两球的球心应在同一水平面上,则两球半径应相等;
(3)小球离开轨道后做平抛运动,它们在空中的运动时间相等,设为t,
由图示可知,B为碰前入射小球落点的位置,A为碰后入射小球的位置,C为碰后被碰小球的位置,
碰撞前a的速度v1=
OB
t
,碰撞后a的速度v2=
OA
t
,碰撞后b的速度v3=
OC
t

我们需要验证:mav1=mbv3+mav2,将球的速度表达式代入得:maOB=maOA+mbOC;
故答案为大于;等于;maOB=maOA+mbOC.
举一反三
某同学用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,图中PQ是斜槽,QR为水平槽,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.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,重复这种操作10次.图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,接着进行测量、验证.在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?(  )
A.水平槽上不放B球时,测量A球落点位置到O点的距离
B.A球与B球碰撞后,测量A球和B球落点位置到O点的距离
C.测量A球或B球的直径
D.测量A球和B球的质量(或两球质量之比)
E.测量G点相对于水平槽面的高度

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用图示装置来验证动量守恒定律.质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高为H的小支柱上,O点到小球A的距离为L,小球释放前悬线伸直且悬线与竖直方向的夹角为α.小球A释放后到最低点与B发生正碰,碰撞后,B做平抛运动,A小球把轻杆指针OC推移到与竖直方向成夹角γ的位置,在地面上铺一张带有复写纸的白纸D.保持α角度不变,多次重复,在白纸上记录了多个B球的落地点.
(1)图中的s应该是B球处位置到______的水平距离.
(2)为了验证两球碰撞过程中动量守恒,需要测______等物理量.
(3)用测得的物理量表示碰撞前后A球和B球的动量依次为PA=______,PB=______,PA′=______,PB′=______.
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为了验证碰撞中的动量守恒,实验宜在气垫导轨上进行,这样就可以大大减小阻力,使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动,使实验的可靠性及准确度得以提高,在某次实验中,A、B两铝制滑块在一个水平气垫导轨上相碰,用闪光照相每隔0.2s的时间拍摄一次照片,每次拍摄闪光的延续时间很短,可以忽略不计,如图所示,已知A、B之间的质量关系是mB=1.5mA,拍摄进行了4次,第一次是在两滑块相撞之前,以后的三次是在碰撞之后,A原来处于静止状态,设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10cm至105cm这段范围内运动,(以滑块上的箭头位置为准),根据闪光照片得出的结论中说法正确的是(  )
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A.碰后A的速度为1.5m/s
B.碰后B的速度为1.5m/s
C.通过这幅图片我们得到的结论是A、B组成的系统动量守恒
D.通过这幅图片我们得到的结论是A、B组成的系统动量不守恒
关于“验证动量守恒定律”的实验,请完成下列的三个问题:
(1)如图所示,在做“验证动量守恒定律”的实验时,实验必须要求满足的条件是:______
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线是水平的
C.入射球每次都要从同一高度由静止滚下
D.若入射小球质量为m1,被碰小球质量为m2,则m1>m2
(2)利用“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.图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球m1多次从斜轨上的S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量出平抛的射程OP.然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射小球m1从斜轨上的S位置由静止释放,与小球m2相碰,并且多次重复.接下来要完成的必要步骤是______.(填选项前的符号)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2;B.测量小球m1开始释放高度h; C.测量抛出点距地面的高度H;
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N;测量平抛射程OM,ON.
(3)若两个小球相碰前后的动量守恒,其表达式可以表示为______.[利用(2)中所测量的物理量表示];若碰撞是弹性的碰撞,那么还应该满足的表达式应该为______.[利用(2)中所测量的物理量表示].
为了验证机械能守恒定律,某同学使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器M通过G1、G2光电门时,光束被滑行器M上的挡光片遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录,滑行器连同挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,两光电门中心间的距离为x,牵引砝码的质量为m,细绳不可伸长且其质量可以忽略,重力加速度为g.该同学想在水平的气垫导轨上,只利用以上仪器,在滑行器通过G1、G2光电门的过程中验证机械能守恒定律,请回答下列问题.
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺母,使气垫导轨水平.请在以下空白处填写实验要求;
在不增加其他测量器材的情况下,调水平的步骤是:取下牵引砝码m,接通气垫导轨装置的电源,调节导轨下面的螺母,若滑行器M放在气垫导轨上的任意位置都能保持静止,或者轻推滑行器M分别通过光电门G1、G2的时间______,则导轨水平.
(2)当气垫导轨调水平后,在接下来的实验操作中,以下操作合理的是______;
A.挡光片的宽度D应尽可能选较小的
B.选用的牵引砝码的质量m应远小于滑行器的总质量M
C.为了减小实验误差,光电门G1、G2的间距x应该尽可能大一些
D.用来牵引滑行器M的细绳可以与导轨不平行
(3)在每次实验中,若表达式______;用M、g、m、△t1、△t2、D、x表示)在误差允许的范围内成立,则机械能守恒定律成立.