题目内容
【题目】某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律。入射球和靶球的半径相同,质量分别为m1、m2,平放于地面的记录纸上铺有复写纸。实验时先使入射球从斜槽上固定位置G由静止开始滚下,落到复写纸上,重复上述操作多次。再把靶球放在水平槽末端,让入射球仍从位置G由静止开始滚下,和靶球碰撞后继续向前运动落到复写纸上,重复操作多次。最终记录纸上得到的落点痕迹如图乙所示.
(1)关于本实验下列说法正确的是_________
A.需要用游标卡尺测量两小球的直径
B.应使m1>m2
C.实验中记录纸上铺的复写纸的位置可以移动
D.斜槽要固定好,末端切线不需要调节水平
(2)入射球和靶球的半径相同的目的:是为了保证入射球与靶球发生__________。
(3)按照本实验方法,该同学确定了落地点的平均位置P、Q、R并测出了OP、PQ、QR间的距离分别为x1、x2、x3,则验证动量守恒定律的表达式是________________。
(4)实验时调节入射球下落高度,让入射球以一定速度v与静止的靶球发生正碰,碰后测得两球动量正好相等,则入射球、靶球两球的质量之比m1/m2应满足_________________。
【答案】BC对心碰撞(或正碰)m1xl+m2(x1+x2+x3)=m1(x1+x2) (或是m2(x1+x2+x3)=m1x2)1<m1/m2≤3
【解析】
(1)因为平抛运动的时间相等,根据,所以用水平射程可以代替速度,则需测量小球平抛运动的射程间接测量速度。故应保证斜槽末端水平,小球每次都从同一点滑下;同时为了小球2能飞的更远,防止1反弹,球1的质量应大于球2的质量;实验中白纸不能移动,但复写纸是可以移动的,故BC正确,AD错误。
(2)射球和靶球的半径相同的目的:是为了保证入射球与靶球发生对心碰撞.
(3)根据动量守恒定律可得:m1v1=m1v1′+m2v2,因小球在空中做平抛运动,下落时间相同,因此水平速度与水平位移成正比,则可知:只要m1(x1+x2)=m1x1+m2(x1+x2+x3)成立即可验证动量守恒定律。
(4)设碰撞后两者的动量都为P,由于题意可知,碰撞前后总动量为2P,根据动量和动能的关系有,碰撞过程动能不增加有:,解得:,由上可得:。