题目内容
【题目】某同学用图中所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验。先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把大小相同的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次。
(1)本实验必须测量的物理量有________
A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H
B.小球a、b的质量ma、mb
C.小球a、b的半径r
D.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
E.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
F.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
(2)根据实验要求,两小球的质量关系为ma__________mb(填“大于”、“小于”或“等于”);
(3)放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?____________(填“同时落地”、“a球先落地”或“b球先落地”),如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?____________(填“有影响”、“没有影响”);
(4)为测定未放小球b时,小球a落点B的平均位置,把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐,图中给出了小球a落点附近的情况,由图可得OB距离应为__________ cm;
(5)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是_____________________。(用题中测得物理量的符号表示)
【答案】BE 大于 b球先落地 对实验结果无影响 45.95(45.92~45.98) maOB=maOA+mbOC
【解析】
(1)要验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度,碰撞前后小球都做平抛运动,速度可以用水平位移代替(2)小球a和小球b相撞后,小球b的速度增大,小球a的速度减小,都做平抛运动,由平抛运动规律不难判断出各自做平抛运动的落地点,根据平抛运动的特点求出碰撞前后两个小球的速度,根据动量的公式列出表达式,代入数据看碰撞前后的动量是否相等.
(1)根据实验原理,利用平抛的水平距离和物体质量的乘积列动量守恒,所以需要测量小球a、b的质量ma、mb,记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC。故选BE。(2)要使碰后a球的速度大于零,水平向右,故两球的关系是ma 应大于mb,,
(3)b球先落地,b球先做的平抛运动。
(4)不影响实验结果。因为两小球各自做平抛运动的时间是相等的。
(5)小球a和小球b相撞后,小球b的速度增大,小球a的速度减小,都做平抛运动,所以未放被碰小球时小球a的落地点为B点,由图可知OB距离应为45.95cm;
(6)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,
碰撞前入射小球的速度
碰撞后入射小球的速度
碰撞后被碰小球的速度
若mav1=mbv3+mav2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒
带入数据得:maOB=maOA+mbOC