题目内容

某同学用如下图装置做验证动量守恒的实验，先将a球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；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点静止开始滚下，a和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．
（1）本次实验必须测量的物理量有以下那些？
BE
BE

A．斜槽轨道末端到水平地面的高度H     
B．小球的质量ma，mb
C．小球a，b的半径r       
D．小球离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t      
E．记录纸上O点到ABC个点的距离OA，OB，OC      
F．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差
（2）小球a，b的质量ma，mb应该满足的关系是
ma＞mb
ma＞mb
．
（3）按照本实验方法，验证动量守恒的表达式是
ma×OB=ma×OA+mb×OC
ma×OB=ma×OA+mb×OC
．
分析：（1）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．
（2）（3）小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出各自做平抛运动的落地点，根据平抛运动的特点求出碰撞前后两个小球的速度，根据动量的公式列出表达式，代入数据看碰撞前后的动量是否相等．
解答：解：（1）要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替．
所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC，因此BE正确．
（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：mav0=mav1+mbv2
在碰撞过程中动能守恒故有：
1
2
mav02=
1
2
mav12+
1
2
mbv22
解得：v1=
ma-mb
ma+mb
v0
要碰后a的速度v1＞0，即：ma-mb＞0，ma＞mb．
（3）B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球的位置，C为碰后被碰小球的位置，三个小球平抛运动时间相同，因此碰撞前后速度为：
碰撞前a的速度：v1=
OB
t

碰撞后a的速度：v2=
OA
t

碰撞后b的速度：v3=
OC
t

若mav1=mbv3+mav2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，整理得：
ma×OB=ma×OA+mb×OC．
故答案为：（1）BE，（2）ma＞mb，（3）ma×OB=ma×OA+mb×OC．
点评：明确实验原理和具有的数据处理，同时掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键．
练习册系列答案
相关题目
某同学用如图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动．实验步骤如下：
a．安装好实验器材．
b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如下图中0、1、2、…、6点所示．
c．测量1、2、3、…、6计数点到0计数点的距离，分别记为s1、s2、s3、…、s6．
d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀变速直线运动．
e．分别计算出s1、s2、s3、…、s6与对应时间的比值
s1
t1
，
s2
t2
，
s3
t3
， …
s6
t6
．
f．以
s
t
为纵坐标、t为横坐标，标出
s
t
与对应时间t的坐标点，画出
s
t
-t图象．

结合上述实验步骤，请你完成下列任务：
①实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下列的器材中，必须使用的有
AC
AC
（填选项代号）．
A．电压合适的50Hz交流电源
B．电压可调的直流电源
C．刻度尺
D．秒表
E．天平
F．重锤
②该同学利用实验得到的数据在图中已标出各个计数点对应的坐标，请你在该图中画出
s
t
-t图象．
③根据
s
t
-t图象判断，在打0计数点时，小车的速度v0=
0.16～0.2
0.16～0.2
m/s；它在斜面上运动的加速度a=
2.40～2.50
2.40～2.50
m/s2．
（1）某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验，主要步骤如下：
A．在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．将两只弹簧测力计通过细绳互成角度地拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点达到某一位置O，记下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F′；
E、用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示；
F．比较力F′与F的大小和方向．
上述步骤中：
①有重要遗漏内容的步骤序号中
C
C
和
E
E
；遗漏内容分别是
记下两条细绳的方向
记下两条细绳的方向
和
使橡皮条伸长到O点．
使橡皮条伸长到O点．

②若他将遗漏内容补上后，如图（a）所示，是他利用坐标纸记下的橡皮筋结点位置O点及两弹簧测力计拉力的大小，试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F′表示此力．
③图（b）是甲和乙两位同学分别做以上实验时得到的结果，其中哪一个比较符合实验事实？（力F是只用一只弹簧测力计拉时的图示）
A
A
（填A或B）．

（2）①某同学用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验，若他在图示状态下开始做实验，请指出图中的主要错误是（至少写两项）：
应将电池改为交流电
应将电池改为交流电
、
没有平衡摩擦力
没有平衡摩擦力
．
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持
拉力F
拉力F
；若该同学要探究加速度a和拉力F关系，应该保持
质量M
质量M
不变；
③他在实验中得到如下图所示纸带，纸带上的计数点用A、B、C、D、E表示．根据图上数据，小车经过B点时的速度是
6.0×10-2
6.0×10-2
m/s．（相邻计数点间的时间间隔为0.1s）（计算结果保留两位有效数字）
㈠（1）某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时，测得的结果如下图1所示，则该金属丝的直径d=
3.206
3.206
mm．另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图所2示，则该工件的长度L=
5.015
5.015
cm．
（2）如图3是某同学用打点计时器做的“研究小车的匀变速直线运动”实验时打出的一条纸带，A、B、C、D、E为该同学在纸带上选的计数点，相邻计数点间还有4个点未画出．
由图3可知：打点计时器打下D点时小车的瞬时速度为
0.34
0.34
m/s，小车的加速度为
0.4
0.4
 m/s2
㈡、为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同，质量不等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出两小球的质量分别为m1 和m2，且 m1＞m2
②按照如图4所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．并与斜面BC连接在斜槽末端．
③先不放小球m2，让小球m1 从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．
④将小球m2 放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞．记下小球m1和小球m2在斜面上的落点置．
⑤用毫米刻度尺量出各落点位置到斜槽末端点B的距离．图4中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD，LE，LF．
根据该同学的实验，回答下列问题：
（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的点
D
D
，m2的落点是图中的点
F
F
．
（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
，则说明碰撞中动量是守恒的．
（3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式
m1LE=m1LD+m2LF
m1LE=m1LD+m2LF
，则说明两小球的碰撞时弹性碰撞．
（1）如图所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置，请回答下列问题：
①从下列器材中选出实验所必须的，其编号为
ABD
ABD
．
A．打点计时器（含纸带）；  B．重锤； C．天平； D．毫米刻度尺；  E．秒表．
②实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力，使重锤获得的动能往往
小于
小于
它所减小的重力势能（填大于、小于或等于）．
③如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2-h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线，该线的斜率是
重力加速度
重力加速度
．
（2）某同学用如图所示的装置来探究动能定理．

①实验时为了保证小车受到的合力与钩码的总重力大小基本相等，钩码的总质量应满足的实验条件是
钩码的总质量远小于小车的质量
钩码的总质量远小于小车的质量
，实验时首先要做的步骤是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
②挂上适当的钩码后小车开始做匀加速直线运动，用打点计时器在纸带上记录其运动情况．下图是实验时得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点．本实验能测出的物理量有：小车的质量M，钩码的总质量m，各计数点间的距离△xn．已知相邻计数点间的时间间隔为T，重力加速度为g．则打点计时器打出B点时小车的速度为
△x1+△x2
2T
△x1+△x2
2T
，小车合外力的功与动能变化间的关系式为
mg(△x3+△x4)=
1
2
M(
△x4+△x5
2T
)2-
1
2
M(
△x2+△x3
2T
)2
mg(△x3+△x4)=
1
2
M(
△x4+△x5
2T
)2-
1
2
M(
△x2+△x3
2T
)2
．

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