题目内容
4.如图是用来验证动量守恒的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O点下方桌子的边沿有一竖直立柱.实验时,将球1拉到A点,并使之静止,同时把球2放在立柱上.释放球1,当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞.碰后球1向左最远可摆到B点,球2落到水平地面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的距离为a,B点离水平桌面的距离为b,C点与桌子边沿间的水平距离为c.(1)此外,还需要测量的量是球1的质量m1、球2的质量m2、立柱高度h、和桌面高度H.
(2)根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为2m1$\sqrt{a-h}$=2m1$\sqrt{b-h}$+m2$\frac{c}{\sqrt{H+h}}$
(3)写出一条提高实验准确率的措施是释放球1时的高度适当大些.
分析 要验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量1、2两个小球的质量,1球下摆过程机械能守恒,根据守恒定律列式求最低点速度;球1上摆过程机械能再次守恒,可求解碰撞后速度;碰撞后小球2做平抛运动,根据平抛运动的分位移公式求解碰撞后2球的速度,然后验证动量是否守恒即可.
解答 解:要验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量1、2两个小球的质量m1、m2,
要通过平抛运动的分位移公式求解碰撞后2球的速度,所以要测量立柱高h,桌面高H;
小球1从A处下摆过程只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律,有
m1g(a-h)=$\frac{1}{2}$m1v12,
解得:v1=$\sqrt{2g(a-h)}$,
碰撞后1小球上升到最高点的过程中,机械能守恒,根据机械能守恒定律,有
m1g(b-h)=$\frac{1}{2}$m1v22,
解得:v2=$\sqrt{2g(b-h)}$,
碰撞后小球2做平抛运动,运动时间:t=$\sqrt{\frac{2(H+h)}{g}}$,
所以2球碰后速度v3=$\frac{x}{t}$=$\frac{c}{\sqrt{\frac{2(H+h)}{g}}}$,
所以该实验中动量守恒的表达式为:m1v1=m2v3+m1v2,
带入数据得:2m1$\sqrt{a-h}$=2m1$\sqrt{b-h}$+m2$\frac{c}{\sqrt{H+h}}$;
(1)实验需要测量的量为:球1的质量m1、球2的质量m2,立柱高度h;桌面高度H;
(2)该实验需要验证的表达式为:2m1$\sqrt{a-h}$=2m1$\sqrt{b-h}$+m2$\frac{c}{\sqrt{H+h}}$;
(3)适当增加球1释放飞高度,球的速度会大些,球做平抛运动的距离会大些,测量时的相对误差小,可以提高实验准确率.
故答案为:(1)球1的质量m1,球2的质量m2,立柱的高度h,桌面高度H;(2)2m1$\sqrt{a-h}$=2m1$\sqrt{b-h}$+m2$\frac{c}{\sqrt{H+h}}$;(3)释放球1时的高度适当大些.
点评 验证动量守恒定律中,学会在相同高度下,水平射程来间接测出速度的方法,难度不大,属于基础题.
A. | 电动势E的大小等于单位时间内非静电力所做的功 | |
B. | 电动势E是由电源本身决定的,跟电源的体积和外电路均无关 | |
C. | 电动势E的单位与电势、电势差的单位都是伏特,故三者本质上一样 | |
D. | 电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 |
A. | 电路中有逆时针方向的电流同时P向下运动 | |
B. | 电路中有顺时针方向的电流同时P向下运动 | |
C. | 电路中有逆时针方向的电流同时P向上运动 | |
D. | 电路中有顺时针方向的电流同时P向上运动 |
(1)重力势能增加了多少?
(2)这过程克服重力所做的功是多少?
A. | 处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时,能发出3种种频率的光子 | |
B. | β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 | |
C. | 在${\;}_{7}^{14}$N+${\;}_{2}^{4}$He→${\;}_{8}^{17}$O+X核反应中,x是质子,这个反应过程叫α衰变 | |
D. | 原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量 |
A. | 向心加速度 | B. | 功 | C. | 线速度 | D. | 向心力 |
A. | 路程为4R | B. | 路程为2πR | ||
C. | 位移为4πR 向东 | D. | 位移为4R 向东 |
A. | 电场方向水平向右 | |
B. | 电场方向竖直向上 | |
C. | 粒子从b点向a点运动,电势能一定减小 | |
D. | 粒子从a点向b点运动,电势能一定减小 |