實驗七-驗證動量守恒定律(解析版)(編輯修改稿)
2025-04-05 05:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 于水平。,用電動卡銷鎖定,靜止放置在氣墊導軌上。,同時讓分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作,當A、B滑塊分別碰撞擋板C、D時計時結束,記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2。(1)實驗中還應測量的物理量及其符號是 。(2)碰撞前A和B兩滑塊質量與速度乘積之和為 。碰撞后A、B兩滑塊質量與速度乘積之和為 。(3)碰撞前、后A和B兩滑塊質量與速度乘積之和并不完全相等,產(chǎn)生誤差的原因有 。(至少答出兩點)【解析】A、B兩滑塊被壓縮的彈簧彈開后,在氣墊導軌上運動時可視為勻速運動,因此只要測出A與C的距離LB與D的距離L2及A到C、B到D的時間t1和t2,測出兩滑塊的質量,就可以探究碰撞中的不變量。(1)實驗中還應測量的物理量為B的右端至擋板D的距離L2。(2)設向左為正方向,根據(jù)所測數(shù)據(jù)求得兩滑塊的速度分別為vA=L1t1,vB=L2t2。碰前兩滑塊靜止,即v=0,質量與速度乘積之和為零,碰后兩滑塊的質量與速度乘積之和為mAvA+mBvB=mAL1t1mBL2t2。(3)產(chǎn)生誤差的原因:①LLttmA、mB的數(shù)據(jù)測量誤差。②滑塊并不是做標準的勻速直線運動,滑塊與導軌間有少許摩擦力。③氣墊導軌不完全水平?！敬鸢浮?1)B的右端至擋板D的距離L2 (2)0 mAL1t1mBL2t2 (3)見解析【針對訓練2】如圖所示是用來驗證動量守恒的實驗裝置,彈性球1用細線懸掛于O點,O點下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實驗時,調(diào)節(jié)懸點,使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高。將球1拉到A點,并使之靜止,同時把球2放在立柱上。釋放球1,當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞,碰后球1向左最遠可擺到B點,球2落到水平地面上的C點。測出有關數(shù)據(jù)即可驗證2兩球碰撞時動量是否守恒?，F(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b,C點與桌子邊沿間的水平距離為c。此時:(1)還需要測量的量是 、 、 和 。(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù),該實驗中驗證動量守恒的表達式為 (忽略小球的大小)?！窘馕觥?1)要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的動量變化,根據(jù)彈性球1碰撞前后的最大高度a和b,由機械能守恒可以求出碰撞前后的速度,故只要再測量彈性球1的質量m1,就能求出彈性球1的動量變化。根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高度h和桌面高度H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化,測出彈性球2的質量m2后可進一步求出它的動量變化。(2)根據(jù)(1)的解析可以寫出動量守恒的方程2m1ah=2m1bh+m2cH+h?！敬鸢浮?1)彈性球1的質量m1 彈性球2的質量m2 立柱高度h 桌面高度H (2)2m1ah=2m1bh+m2cH+h【典例3】如圖所示,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通過測量 (填選項前的符號),間接地解決這個問題。(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影,實驗時,先讓入射球多次從斜軌上S位置由靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量OP。然后,把被碰小球靜置于軌道的水平部分,再將入射球從斜軌上S位置由靜止釋放,與被碰小球相碰,并多次重復。接下來要完成的必要步驟是 (填選項前的符號)。、mN、ON【解析】(1)小球離開軌道后做平拋運動,小球拋出的高度相同,故它們在空中的運動時間t相等,水平位移x=v0t,即水平位移與初速度成正比,故實驗中不需要測量時間,也就不需要測量桌面的高度H,只需要測量小球做平拋運動的水平位移,C項正確。(2)小球離開軌道后做平拋運動,小球拋出點的高度相同,故它們在空中的運動時間t相等,水平位移x=v0t,知v0=OPt,v1=OMt,v2=ONt
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