题目内容
高一（9）班物理兴趣小组选用如图所示装置来“验证机械能守恒定律”和“验证动量守恒定律”．将一段不可伸长的轻质小绳一端与力传感器（可以实时记录绳所受的拉力）相连固定在O点，另一端连接小钢球A，把小钢球拉至M处可使绳水平拉紧．在小钢球最低点N右侧放置有一水平气垫导轨、气垫导轨上放有小滑块B（B上安装宽度较小且质量不计的遮光板）、光电门（已连接数字毫秒计）．当地的重力加速度为g（1）某同学把气垫导轨、滑块B和光电门移开，就可以用该装置来验证机械能守恒定律
①为验证小钢球A从M点（静止释放）到N点过程中的机械能守恒，必须测量的物理有：
A．小钢球A质量mA
B．绳长L
C．小钢球从M到N运动的时间
D．小钢球通过最低点N点时传感器示数Fm
②验证机械能守恒定律的表达式是：
③写出一条对提高实验结果准确程度有益的建议：
（2）某同学要“验证动量守恒定律”，按上图所示安装气垫导轨、滑块B（调整滑块B的位置使小钢球自由下垂静止在N点时与滑块B接触而无压力）和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A通过最低点时恰好与滑块B发生正碰．让小钢球A从某位置释放，摆到最低点N与滑块B碰撞，碰撞后小钢球A并没有立即反向，碰撞时间极短．
①为完成实验，除了毫秒计读数△t、碰撞前瞬间绳的拉力F1、碰撞结束瞬间绳的拉力F2、滑块B质量mB和遮光板宽度D外，还需要测量的物理量有
②滑块B通过光电门时的瞬时速度vB=
③验证动量守恒定律的表达式是：
分析：（1）根据机械能守恒定律、结合牛顿第二定律得出机械能守恒的表达式，从而确定需要测量的物理量．
（2）根据动量守恒定律结合机械能守恒定律和牛顿第二定律列出表达式，从而得出需要测量的物理量．
（2）根据动量守恒定律结合机械能守恒定律和牛顿第二定律列出表达式，从而得出需要测量的物理量．
解答：解：（1）在最低点，根据牛顿第二定律得，Fm-mg=m
．则Fm=mg+m
．
若机械能守恒，则有：mgl=
mv2．
解得Fm=3mg．
所以需要验证机械能守恒，只需测量小钢球A的质量以及小钢球通过最低点N点时传感器示数．故选：AD．
为了减小实验的误差，小钢球体积小、小球密度大、细绳无弹性．
（2）滑块B通过光电门时的瞬时速度vB=
．
根据牛顿第二定律得，F1-mAg=mA
．
F2-mAg=mA
．
根据动量守恒定律得，mAv1=mAv2+mBvB
整理得，
=
+mB
．
所以还需要测量A的质量mA，以及绳长l．
故答案为：（1）①AD；②Fm=3mg；
③小钢球体积小、小球密度大、细绳无弹性．
（2）①mA、l；②
；③．
=
+mB
．
| v2 |
| l |
| v2 |
| l |
若机械能守恒，则有：mgl=
| 1 |
| 2 |
解得Fm=3mg．
所以需要验证机械能守恒，只需测量小钢球A的质量以及小钢球通过最低点N点时传感器示数．故选：AD．
为了减小实验的误差，小钢球体积小、小球密度大、细绳无弹性．
（2）滑块B通过光电门时的瞬时速度vB=
| D |
| △t |
根据牛顿第二定律得，F1-mAg=mA
| v12 |
| l |
F2-mAg=mA
| v22 |
| l |
根据动量守恒定律得，mAv1=mAv2+mBvB
整理得，
| F1mAl-mA2gl |
| F2mAl-mA2gl |
| D |
| △t |
所以还需要测量A的质量mA，以及绳长l．
故答案为：（1）①AD；②Fm=3mg；
③小钢球体积小、小球密度大、细绳无弹性．
（2）①mA、l；②
| D |
| △t |
| F1mAl-mA2gl |
| F2mAl-mA2gl |
| D |
| △t |
点评：解决本题的关键知道实验的原理，综合运用动量守恒定律、机械能守恒定律和牛顿第二定律进行求解．
练习册系列答案
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