题目内容

【题目】某同学用如图所示装置来验证动量守恒定律,相应的操作步骤如下:

A.将斜槽固定在桌面上,使斜槽末端保持水平,并用悬挂重锤的方法在水平地面上标定斜槽末端正下方的O点.

B.取入射小球a,使之自斜槽上某点静止释放,并记下小球a的落地点P1

C.取被碰小球b,使之静止于斜槽末端,然后让小球a自斜槽上同一点由静止释放,运动至斜槽末端与小球b发生碰撞,并记下小球a的落地点M和小球b的落地点N

D.测量有关物理量,并利用所测出的物理量做相应的计算,以验证ab两小球在碰撞过程中所遵从的动量守恒定律.

1)在下列给出的物理量中,本实验必须测量的有________(填写选项的序号).

小球a的质量m1和小球b的质量m2

小球a在斜槽上的释放点距斜槽末端的竖直高度h

斜槽末端距水平地面的竖直高度H

斜槽末端正下方的O点距两小球落地点PMN的水平距离OPOMON

小球a自斜槽上某点处由静止释放直至离开斜槽末端所经历的时间t0

小球ab自离开斜槽末端直至落地经历的时间t

2)步骤C和步骤B中小球a的释放点相同的原因__;步骤B和步骤C中选取入射小球a的质量m1和被碰小球b的质量m2间的关系应该为m1___________m2(填).

3)实验中所测量的物理量之间满足关系式___________,就可证实两小球在碰撞过程中遵从动量守恒定律.

【答案】①④ 保证小球做平抛运动的初速度相等 m1OP=m1OM+m2ON

【解析】

1[1]小球离开轨道后做平抛运动,由于抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间相等,如果碰撞过程动量守恒,则:,两边同时乘以,则:,即,故实验需要测量小球的质量、小球的水平位移,故选①④

2[2]为保证小球做平抛运动的初速度相等,每次实验时小球a应从同一位置由静止释放;

[3]为防止两球碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,即:

3[4]由(1)可知,实验需要验证的表达式为:

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