如图1,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.

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  • 解题思路:验证动量守恒定律实验中,质量可测而瞬时速度较难.因此采用了落地高度不变的情况下,水平射程来反映平抛的初速度大小,所以仅测量小球抛出的水平射程来间接测出速度.过程中小球释放高度不需要,小球抛出高度也不要求.最后可通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒.

    (1)验证动量守恒定律实验中,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是通过落地高度不变情况下水平射程来体现速度.故答案是C

    (2)实验时,先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP.然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球ml从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.测量平均落点的位置,找到平抛运动的水平位移,因此步骤中D、E是必须的,而且D要在E之前.至于用天平秤质量先后均可以.所以答案是ADE或DEA

    (3)设落地时间为t,则v0=[OP/t],v1=

    OM

    t,v2=

    ON

    t;

    而动量守恒的表达式是m1v0=m1v1+m2v2

    动能守恒的表达式是[1/2m

    v20=

    1

    2m1

    v21+

    1

    2m2

    v22]

    所以若两球相碰前后的动量守恒,则m1•OM+m2•ON=m1•OP 成立

    若碰撞是弹性碰撞,动能是守恒的,则有m1•OM2+m2•ON2=m1•OP2成立

    (4)碰撞前后m1动量之比:

    P1

    P1′=

    OP

    OM=

    44.8

    35.2=

    14

    11

    P1′

    P2′=

    m1•OM

    m2•ON=

    45.0×35.2

    7.5×55.68=

    11

    2.9

    P1

    P1′+P2′=

    m1•OP

    m1•OM+m2ON=1.01

    (5)发生弹性碰撞时,被碰小球获得速度最大,根据

    动量守恒的表达式是m1v0=m1v1+m2v2

    由[1/2m

    v20=

    1

    2m1

    v21+

    1

    2m2

    v22]

    得动能守恒的表达式是m1•OM2+m2•ON2=m1•OP2

    联立解得v2=

    2m1

    m1+m2v0,因此最大射程为sm=

    2m1

    m1+m2•OP=

    2×45

    45+7.5×44.8=76.8cm

    故答案为:①C; ②ADE或DEA;③m1•OM+m2•ON=m1OP; m1•OM2+m2•ON2=m1OP2

    ④14;2.9;1.01; ⑤76.8.

    点评:

    本题考点: 验证动量守恒定律.

    考点点评: (1)掌握多用电表如何测量电阻及怎样读数,知道电阻刻度盘是不均匀的.

    (2)验证动量守恒定律中,学会在相同高度下,水平射程来间接测出速度,并利用动能守恒定律来解最大速度.

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