题目内容
【题目】某同学在探究物体弹性碰撞的特点时,先提出了如下假设:两个物体碰撞前后各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变的;为了验证这个假设,该同学设计了如图所示的实验装置,先将弹性小球a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;再把同样尺寸大小的弹性小球b放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让小球a仍从原固定点由静止开始滚下,和小球b相碰后,两小球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次.
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(1)在安装斜槽轨道时,要注意___________________________
(2)选择弹性小球a、b时,为了防止小球被反弹,则小球a、b的质量ma、mb最好应该满足的关系是ma________mb(填“>”、“=”或“<”)
(3)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离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
D.记录纸上O点到A、B、C各点的距离sOA、sOB、sOC
E.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
(4)下图为测定未放被碰小球时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻线与记录纸上的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,由实验测得的数据,如果满足等式_____________________________,那么我们认为在碰撞中系统的动量是不变的.
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【答案】 调整斜槽末端水平 > BD 46.41 masOB=masOA+mbsoc
【解析】(1)在安装斜槽轨道时,要注意调整斜槽末端水平,保证小球做平抛运动.
(2)选择弹性小球a、b时,入射小球的质量大于被碰小球的质量,防止入射小球反弹.
(3)在实验中,需验证动量是否守恒,需测量两小球的质量,记录纸上O点到A、B、C各点的距离SOA、SOB、SOC,因为平抛运动的时间相等,水平距离的大小代表速度的大小,故选BD.
(4)OB的距离为落点的平均位置,大小等于46.41cm.碰撞前小球a的动量为
,碰撞后小球a的动量为
,小球b的动量为
,因为小球是从同一高度做平抛运动的,故落地时所用时间
,要验证动量守恒,即碰撞前后小球的动量相等,故
,即
,若等式满足,则我们认为在碰撞中系统的动量是不变的.