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如图,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...

如图,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。

(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通过仅测量________(填选项前的符号),间接地解决这个问题。

A.小球开始释放高度h

B.小球抛出点距地面的高度H

C.小球做平抛运动的射程

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先将入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放,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静止于轨道的水平部分,再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放,与小球m2相撞,并多次重复。(小球质量关系满足m1> m2

接下来要完成的必要步骤是__________(填选项前的符号)

A.用天平测量两个小球的质量m1m2

B.测量小球m1开始释放高度h

C.测量抛出点距地面的高度H

D.分别找到m1m2相碰后平均落地点的位置MN

E.测量平抛射程OMON

(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为______________________[(2)中测量的量表示]

 

C ADE m1·OM+m2·ON=m1·OP 【解析】 (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.故选C. (2)实验时,先让入射球m1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,再将入射球从斜轨上S位置静止释放,与小球相碰,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是必需的,而且D要在E之前.至于用天平秤质量先后均可以.故选ADE. (3)若两球相碰前后的动量守恒,则m1v0=m1v1+m2v2,又OP=v0t,OM=v1t,ON=v2t,代入得:m1OP=m1OM+m2ON  
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考点分析:
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完成例6中的实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图所示,在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的上端与水平槽等高且无缝连接,刚开始不放小球B,使小球A从斜槽上某固定点C由静止滚下,然后在水平槽末端放上小球B,使小球A仍从C点由静止滚下,得到两球落在斜面上的平均落点MPN.用刻度尺测得斜面上端到MPN三点的距离分别为,则验证两球碰撞过程中系统的质量和速度的乘积不变的表达式为_________________________________________(用所测物理量的字母表示,小球AB质量分别为.

 

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完成题目中的实验后,实验小组对上述装置进行了如图所示的改变.

a.在木板表面先后钉上白纸和复印纸,并将木板竖直立于靠近槽口处,使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O

b.将木板向右平移适当的距离固定,再使小球A从原固定点C由静止释放,撞到木板上得到痕迹P

c.把半径相同的小球B静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球A仍从原固定点C由静止释放,与小球B相碰后,两球撞在木板上得到痕迹MN

d.用刻度尺测量纸上O点到MPN三点的距离分别为,请你写出用直接测量的物理量来验证两球碰撞过程中系统的质量和速度的乘积不变的表达式:_____________________________________.(小球AB的质量分别为

 

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某实验小组在进行探究碰撞中的不变量的实验入射小球与被碰小球半径相同.

1)实验装置如图甲所示先不放B小球,使A小球从斜槽上某一固定点C(图中未画出)由静止滚下,落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹,再把B小球静置于水平槽前端边缘处,让A小球仍从C处由静止滚下,A小球和B小球碰撞后分别落在记录纸上留下各自落点的痕迹.如图乙所示,记录纸上的O点是重锤所指的位置,MPN分别为落点的痕迹.未放B小球时,A小球落地点是记录纸上的________.

    

甲                           乙

2)实验中可以将表达式转化为来进行验证,其中为小球做平抛运动的水平位移,可以进行这种转化的依据是________.(请你选择一个最合适的答案)

A.小球飞出后的加速度相同

B.小球飞出后,水平方向的速度相同

C.小球在空中水平方向都做匀速直线运动,水平位移与时间成正比

D.小球在空中水平方向都做匀速直线运动,又因为从同高度平抛运动时间相同所以水平位移与初速度成正比。

 

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用如图所示装置探究碰撞中的不变量,气垫导轨水平放置,挡光板宽度为9.0 mm,两滑块被弹簧(图中未画出)弹开后,左侧滑块通过左侧光电计时器,记录时间为0.040 s,右侧滑块通过右侧光电计时器,记录时间为0.060 s,左侧滑块质量为100 g,左侧滑块的m1v1________g·m/s,右侧滑块质量为150 g,两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1m2v2________g·m/s.

 

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某同学采用如图所示的装置探究碰撞中的不变量把两个小球用等长的细线悬挂于同一点,让B球静止,拉起A球,由静止释放后使它们相碰,碰后粘在一起实验过程中除了要测量A球被拉起的角度和两球碰撞后摆起的最大角度之外,还需测量________(写出物理量的名称和符号)才能进行验证,用测量的物理量表示碰撞中的不变量的关系式是________.

 

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