题目内容

5.如图所示,某同学利用半径相同、质量较小的A球和质量较大的B球来探究动量守恒定律,图中QR为水平槽.实验时,他让A球从斜槽上某一固定位置G由静止滚下,落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹,重复上述操作10次;再把B球放在水平槽末端,让A球仍从位置G由静止滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自落点的痕迹,重复操作10次.图中的O点是水平槽末端的垂直投影点.用天平称量出两球的质量,用米尺测量出各球落点的平均位置到O点的距离,如表:
mA/gmB/gOM/cmON/cmOP/cm
10.040.039.3054.8598.29
①根据表中的数据分析可得:M点是B球的落点,则N点是A球在碰撞后的落点,P点是A球在碰撞前的落点.(填“碰撞前”或“碰撞后”)
②取小球做平抛运动的时间为单位时间,用mA、mB和图中字母表示碰撞前的总动量p1=mAOP,碰撞后的总动量p2=mAON+mBOM.
③将表中数据代入发现p1大于p2(填“大于”、“等于”或“小于”),其主要原因是:A、B碰撞后,A反弹,A离开水平槽时的速度小球碰撞后的速度.

分析 ①小球离开水平槽后做平抛运动,根据实验步骤与实验数据分析答题;
②根据动量的计算公式分析答题;
③根据两球的质量关系与实验步骤分析答题.

解答 解:①小球A与B碰撞后的速度变小,小于不与B发生碰撞时的速度,小球离开水平槽后做平抛运动,由于抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间相等,球水平位移与初速度成正比,初速度越大,水平位移越大,由表中实验数据可知,N点是A球在碰撞后的落点,P点是A球在碰撞前的落点.
②小球离开水平槽后做平抛运动,由于抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间t相等,球水平位移与初速度成正比,即:s=vt,以运动时间t为时间单位,可以用小球的水平位移代替小球的速度,则碰撞前的总动量:p1=mAOP,碰撞后的总动量p2=mAON+mBOM.
③根据表中数据数据可知,p1大于p2,这是由于小球A的质量小于小球B的质量,A、B发生碰撞后,A球要反弹,A向左运动返回斜面,然后再从斜面上滚下到达水平槽,然后离开槽做平抛运动,在此过程中,A要克服摩擦力做功,A的动能减小,A返回水平槽末端时的速度小于刚碰撞后的速度,A离开水平槽后做平抛运动的水平位移ON偏小.
故答案为:①碰撞后;碰撞前;②mAOP;mAON+mBOM;③大于;A、B碰撞后,A反弹,A离开水平槽时的速度小球碰撞后的速度.

点评 本题考查了实验数据分析,知道实验原理,分析清楚实验过程即可正确解题;解题时要注意该实验与平时所做实验的不同,在这里,入射球的质量小于被碰球的质量.

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