题目内容

15.用如图所示装置进行以下实验:
(1)先测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面的动摩擦因数μ,查出当地重力加速度g;
(2)用细线将滑块A、B连结,使A、B间的弹簧压缩,滑块B紧靠在桌边;
(3)烧断细线,测出滑块B做平抛运动落地时的水平位移为s1,滑块A沿桌面滑行的距离为s2.
为验证动量守恒定律,写出还需测量的物理量及表达它的字母桌面离地面的高度h.如果动量守恒,须满足的关系式是
$M\sqrt{2μg{s}_{2}}=m{s}_{1}\sqrt{\frac{g}{2h}}$.

分析 要验证动量守恒,就需要知道细线剪断前后的动量,所以要测量两个滑块的质量及剪断细线后两滑块的速度,剪断细线后B做平抛运动,要求B的初速度,需要知道运动的高度和水平距离,A做匀减速运动,根据运动学基本公式求解速度

解答 解:剪断细线后B做平抛运动,要求B的初速度,需要知道运动的高度和水平距离,所以还需要测量桌面离地面的高度h;
如果动量守恒,则剪断细线前后动量相等,剪断前两滑块速度都为零,所以总动量为零,
剪断后,B做平抛运动,t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$,${v}_{B}=\frac{{s}_{1}}{t}={s}_{1}\sqrt{\frac{g}{2h}}$
A做匀减速直线运动,根据动能定理得:$\frac{1}{2}$MvA2=μMgs2,
解得:vA=$\sqrt{2μg{s}_{2}}$
所以必须满足的关系为:MvA=mvB
带入数据得:$M\sqrt{2μg{s}_{2}}=m{s}_{1}\sqrt{\frac{g}{2h}}$
故答案为:桌面离地面的高度h;$M\sqrt{2μg{s}_{2}}=m{s}_{1}\sqrt{\frac{g}{2h}}$

点评 本题要求同学们知道剪断细线后两滑块的运动情况,B做平抛运动,而A做匀减速直线运动,要求B的速度时需要知道B运动的时间,难度适中.

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