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某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律.图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度,A、...

某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律.图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度,A、B两摆球均很小,质量之比为1:2.当两摆均处于自由静止状态时,其侧面刚好接触.向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角,然后将其由静止释放.结果观察到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角成30°.若本实验允许的最大误差为±4%,此实验是否成功地验证了动量守恒定律?

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小球B下摆时机械能守恒,由机械能守恒定律可以求出小球B摆到最低点时的速度;AB两球一起摆动时机械能守恒,由机械能守恒定律可以求出碰撞后两球的速度,求出碰前A的动量,碰后AB的总动量,然后判断碰撞过程中,动量是否守恒. 【解析】 设摆球A、B的质量分别为mA、mB,摆长为l,B球的初始高度为h1,碰撞前B球的速度为vB.在不考虑摆线质量的情况下,根据题意及机械能守恒定律得h1=l(1-cos45°)①② 设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为P1、P2.有 P1=mBvB                                                            ③ 联立①②③式得④ 同理可得⑤ 联立④⑤式得⑥ 代入已知条件得⑦ 由此可以推出≤4%                                                        ⑧ 所以,此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律. 答:在规定的范围内验证了动量守恒定律.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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