用如图所示装置来探究碰撞中的守恒量,质量为mB的钢球B放在小支柱N上,球心离地面高度为H;质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点,当细线被拉直时O点到球心的距离
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用如图所示装置来探究碰撞中的守恒量,质量为mB的钢球B放在小支柱N上,球心离地面高度为H;质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点,当细线被拉直时O点到球心的距离
题型:不详
难度:
来源:
用如图所示装置来探究碰撞中的守恒量,质量为m
B
的钢球B放在小支柱N上,球心离地面高度为H;质量为m
A
的钢球A用细线拴好悬挂于O点,当细线被拉直时O点到球心的距离为L,细线与竖直线之间夹角α;A球由静止释放,摆到最低点时恰与B球发生正碰,碰撞后,A球摆到与竖直夹角为β处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸,用来记录球B的落点.
(1)用图中所示各个物理量的符号表示:碰撞前A球的速度V
A
=______;碰撞后B球的速度V
B
=______;此实验探究守恒量的最后等式为______
(2)请你提供一条提高实验精度的建议:______.
答案
(1)A球下摆过程机械能守恒,根据机械能守恒定律得:
m
A
gl(1-cosα)=
1
2
m
v
2A
解得:
v
A
=
2gl(1-cosα)
碰撞后B球做平抛运动,根据平抛运动的分位移公式,有:
水平方向:s=v
B
t
竖直方向:H=
1
2
g
t
2
解得:V
B
=
s
g
2H
碰撞后A球向上摆动过程机械能守恒,根据机械能守恒定律得:
-m
B
gl(1-cosβ)=-
1
2
m
v
2B
解得:
v
A
=
2gl(1-cosβ)
根据动量守恒定律,需验证:
m
A
2gl(1-cosα)
=m
A
2gl(1-cosβ
)+
m
B
s
g
2H
(2)由于偶然误差,每次小球的落地点不同,可以采用:多次测落点取平均值.
故答案为:(1)
2gl(1-cosα)
,
s
g
2H
,m
A
2gl(1-cosα)
=m
A
2gl(1-cosβ
)+
m
B
s
g
2H
;(2)多次测落点取平均值.
举一反三
如图所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置.
(1)下列说法符合本实验要求的是______.
A.入射球比靶球质量大或者小均可
B.每次入射球必须从同一高度由静止释放
C.安装轨道时末端切线必须水平
D.实验中需要测量轨道末端离地面的高度
(2)实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点,经多次释放入射球,在记录纸上找到了两球的平均落点位置M、P、N,并测得它们到O点的距离分别为
.
OM
、
.
OP
和
.
ON
.已知入射球的质量为m
1
,靶球的质量为m
2
,只要验证等式______成立,即可认为碰撞中的动量守恒.
(3)满足(2)的情况下,若满足等式______成立,即可认为碰撞为弹性碰撞.(仅用
.
OM
、
.
OP
和
.
ON
表示)
题型:不详
难度:
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某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩了的轻质弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察木块的运动情况,进行必要的测量,验证物体间相互作用时动量守恒.该同学还必须有的器材是______.需要直接测量的数据是(用符号表示待测量的量并用文字说明意义)______.用所得数据验证动量守恒的关系是______.
题型:不详
难度:
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用如图甲所示的装置,来验证碰撞过程中的动量守恒.图中PQ是斜槽,QR为水平槽.O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,A、B两球的质量之比m
A
:m
B
=3:1.先使A球从斜槽上固定位置G由静止释放,在水平地面的记录纸上留下落点痕迹,重复10次,得到10个落点.再把B球放在水平槽上的末端R处,让A球仍从位置G由静止释放,与B球碰撞,碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复10次.A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图乙所示,其中米尺的零点与O点对齐.
(1)碰撞后A球的水平射程应取______cm.
(2)本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度.下面的实验条件中,不能使小球飞行的水平距离表示为水平速度的是______.
A.使A、B两小球的质量之比改变为5:1
B.升高固定点G的位置
C.使A、B两小球的直径之比改变为1:3
D.升高桌面的高度,即升高R点距地面的高度
(3)利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量与碰撞后的总动量的比值为______.(结果保留三位有效数字)
题型:不详
难度:
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小刚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:
(1)下面是实验的主要步骤:
①把长木板放置在水平桌面上,其中一端用薄木片垫高;
②把打点计时器固定在长木板的一端;
③将纸带穿过打点计时器并固定在小车A的一端;
④把小车A的前端固定橡皮泥,让小车B静止的放置在木板上;
⑤先______,再______,接着与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体继续运动;(以上两空填写后续描述中的字母符号:a.推动小车A使之运动,b.接通电源)
⑥关闭电源,取下纸带,换上新纸带,重复步骤③④⑤,选出较理想的纸带如图乙所示;
⑦用天平测得小车A的质量为m
1
=0.4kg,小车B的质量为m
2
=0.2kg.
(2)在上述实验步骤中,还需完善的步骤是______(填写步骤序号并完善该步骤)
(3)若已测得打点纸带如图乙所示,并测得各计数点间距(已标在图上).A为运动的起点,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”)
(4)根据以上实验数据计算,碰前两小车的总动量为______kg•m/s,碰后两小车的总动量为______kg•m/s.(以上两空结果保留三位有效数字)
(5)试说明(4)问中两结果不完全相等的主要原因是______.
题型:不详
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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m
a
、m
b
;则它们的质量关系应为m
a
______m
b
,半径关系为r
a
______r
b
(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)
题型:不详
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