题目内容
【题目】某学习小组用如图所示装置来研究碰撞中的动量守恒,其实验步骤如下:
①将斜槽固定在桌面上,调节轨道的末端水平;
②在一个平木板表面上依次铺上白纸和复写纸,用图钉固定,然后将该木板竖直贴紧槽口放置,让小球a从斜槽轨道上某一位置由静止开始滚下,撞到木板,在白纸上留下砸痕O;
③将木板向右平移适当距离,使小球a从同一位置由静止释放,撞到木板,在白纸上留下砸痕;
④把另一个半径相同、质量较小的小球b放在斜槽轨道出口处,让小球a仍从原位置由静止开始滚下,与b球相碰后,两球撞在木板上,在白纸上留下两个砸痕;
根据以上操作回答下列问题:
(1)图中在木板白纸上留下的三个砸痕P、M、N中哪一个是被碰小球b撞击留下的:___________(填“P点”“M点”或“N点”)。
(2)本实验除了测量三个砸痕与O的距离OP、OM、ON以外,还需测量的物理量(并写出相应的符号)是_________________________________________________________。
(3)若用(2)中所测得的物理量来表示两球碰撞过程动量守恒,其表达式为_____________。
【答案】P点 小球a的质量ma、小球b的质量mb
【解析】
(1)[1]被碰小球b从槽口飞出的速度最大,则小球b从槽口飞出到撞击木板所用时间最短,由平抛运动规律可知,小球b竖直方向的位移最小,所以砸痕P是被碰小球b撞击留下的。
(2)[2]设小球a单独滚下经过斜槽轨道末端的速度为va,两球碰撞后a、b的速度分别为va和vb,若两球碰撞动量守恒,则
设槽口到木板的距离为x,根据平抛运动规律得
,
解得
则有
,,
联立可得,若两球碰撞动量守恒,应满足的表达式为
所以本实验还需测量的物理量是小球a的质量ma和小球b的质量mb。
(3)[3]由(2)的分析可知,两球碰撞过程动量守恒的表达式为
【题目】小华同学在做“用打点计时器测速度”的实验时,从打下的若干纸带中选出了如图1所示的一条纸带,已知打点计时器使用的电源频率为50Hz,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,各计数点到0点的距离如纸带上所示.
(1)为了达到实验的目的,除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、低压交流电源、小木块、长木板外,还需要的仪器有___
A.刻度尺 B.铁架台 C.停表 D.天平
(2)图中两计数点的时间间隔为T=_________s.
(3)根据纸带提供的信息,小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度,请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度v5=__________m/s(结果保留3位有效数字),并填入表中.
计数点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
t/s | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
0.358 | 0.400 | 0.440 | 0.485 | 0.570 |
(4)以速度v为纵轴、时间t为横轴在图2坐标纸上建立直角坐标系,根据表中的v、t数据,在坐标系中描点,并作出小车运动的v﹣t图象.
(________)
(5)根据v﹣t图象可知,小车运动的加速度大小为_______________m/s2(结果保留3位有效数字).