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.