题目内容
如图1所示,某同学用图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;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,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以下哪些
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)小球a、b的质量ma、mb应该满足什么关系?
(3)放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?为什么?这时小球a、b的落地点依次是图中水平面上的
(4)为测定未放被碰小球时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O点对齐,如图2所示给出了小球a落点附近的情况,由图可得OB距离应为
(5)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是
(1)本实验必须测量的物理量有以下哪些
BE
BE
.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、mbC.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)小球a、b的质量ma、mb应该满足什么关系?
ma>mb
ma>mb
(3)放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?为什么?这时小球a、b的落地点依次是图中水平面上的
A
A
点和C
C
点(4)为测定未放被碰小球时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O点对齐,如图2所示给出了小球a落点附近的情况,由图可得OB距离应为
45.450
45.450
cm.(5)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是
ma
=ma
+mb
. |
OB |
. |
OA |
. |
OC |
ma
=ma
+mb
.. |
OB |
. |
OA |
. |
OC |
分析:(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.
(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.
解答:解:(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.
所以需要测量的量为:小球a、b的质量ma、mb,记录纸上O点到A、B、C各点的距离
、
、
故选BE
(2)在小球碰撞过程中水平方向动量守恒,故有mav0=mav1+mbv2
在碰撞过程中动能守恒,故有
mav02=
mav12+
mbv22
解得v1=
v0
要碰后a的速度v1>0,即ma-mb>0,ma>mb
(3)是同时落地,碰撞后两小球做平抛运动,高度相同,所以运动时间相同,如果不同,则不能用水平位移代替碰撞后的速度,对实验结果有影响;
a小球和b小球相撞后,b小球的速度增大,a小球的速度减小,所以碰撞后a球的落地点距离O点最近,b小球离O点最远,中间一个点是未放b球时a的落地点,所以相碰后,小球a、b的平均落点位置依次是图中A、C点;
(4)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45.450cm;
(5)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v1=
碰撞后入射小球的速度
v2=
碰撞后被碰小球的速度v3=
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:ma
=ma
+mb
故答案为:(1)BE;(2)ma>mb;(3)是同时落地、如果不同,则不能用水平位移代替碰撞后的速度,对实验结果有影响、A、C;(4)45.450cm;
(5)ma
=ma
+mb
所以需要测量的量为: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)在小球碰撞过程中水平方向动量守恒,故有mav0=mav1+mbv2
在碰撞过程中动能守恒,故有
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
解得v1=
ma-mb |
ma+mb |
要碰后a的速度v1>0,即ma-mb>0,ma>mb
(3)是同时落地,碰撞后两小球做平抛运动,高度相同,所以运动时间相同,如果不同,则不能用水平位移代替碰撞后的速度,对实验结果有影响;
a小球和b小球相撞后,b小球的速度增大,a小球的速度减小,所以碰撞后a球的落地点距离O点最近,b小球离O点最远,中间一个点是未放b球时a的落地点,所以相碰后,小球a、b的平均落点位置依次是图中A、C点;
(4)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45.450cm;
(5)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v1=
| ||||
|
碰撞后入射小球的速度
v2=
| ||||
|
碰撞后被碰小球的速度v3=
| ||||
|
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:ma
. |
OB |
. |
OA |
. |
OC |
故答案为:(1)BE;(2)ma>mb;(3)是同时落地、如果不同,则不能用水平位移代替碰撞后的速度,对实验结果有影响、A、C;(4)45.450cm;
(5)ma
. |
OB |
. |
OA |
. |
OC |
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,掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系,是解决本题的关键.
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