图为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图。
(1)入射小球1与被碰小球2直径相同,均为d,它们的质量相比较,应是m1____m2.
(2)为了保证小球做平抛运动,必须调整斜槽使________________________。
(3)继续实验步骤为:
A.在地面上依次铺白纸和复写纸。 |
B.确定重锤对应点O。 |
C.不放球2,让球1从斜槽滑下,确定它落地点位置P。 |
D.把球2放在立柱上,让球1从斜槽滑上,与球2正碰后,确定球1和球2落地点位置M和N。 |
E.用刻度尺量OM、OP、ON的长度。
F.看是否相等,以验证动量守恒。
上述步骤有几步不完善或有错误,请指出并写出相应的正确步骤。____________
用“碰撞试验器”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)试验中,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(填选项前的序号),间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度
B.小球抛出点距地面的高度
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,先让入射球多次从斜轨上同一位置静止释放,找到其平均落地点的位置B,测量平抛射程
。然后把被碰小球
静止于轨道的水平部分,再将入射小球
从斜轨上相同位置静止释放,与小球
相撞,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是(填选项的符号)
A.用天平测量两个小球的质量、
B.测量小球开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到相碰后平均落地点的位置A、C
E.测量平抛射程,
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 (用(2)中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为 (用(2)中测量的量表示)。
(4)经测定,,小球落地点的平均位置到O点的距离如图所示。碰撞前、后
的动量分别为
与
,则
:11;若碰撞结束时
的动量为
,则
=11:;所以,碰撞前、后总动量的比值
=;实验结果说明.
气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不变量,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:
a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB.
b.调整气垫导轨,使导轨处于水平.
c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止地放置在气垫导轨上.
d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1.
e.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作.当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.
(1)实验中还应测量的物理量是____________________________________________.
(2)利用上述测量的实验数据,得出关系式________成立,即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和,上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因是__________________________(至少列出一项).
某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,他设计的具体装置如图所示.在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.
(1)若已得到打点纸带如图所示,并将测得的各计数点间距离标在图上,A点是运动起始的第一点,则应选段来计算A的碰前速度,应选段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB’’或“BC"或“CD"或"DE”).
(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可得:碰前mAv++mBv。=kg·m/s;碰后mAvA,+mBvB,=kg·m/s.并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等.
气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响,因此成为重要的实验器材,气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验.
现提供以下实验器材:(名称、图象、编号如图所示)
利用以上实验器材还可以完成“验证动量守恒定律”的实验,为完成此实验,某同学将实验原理设定为:m1v0=(m1+m2)v
①针对此原理,我们应选择的器材编号为:__________;
②在我们所选的器材中:__________器材对应原理中的m1(填写器材编号).
质量为M的人和质量为m的箱子一起以速度v0在光滑的水平冰面上滑动,某时刻人开始用力在水平方向上推箱子,将人和箱子分开,且在箱子离开人手时,人恰好静止.则人对箱子做的功等于______________.
质量为M的气球上有一质量为m的人,共同静止在距地面高为h0的空中,现在从气球上放下一根不计质量的软绳,以便这个人沿着软绳匀速滑到地面.则软绳至少应为H=_________时,人才能安全到达地面.(试用M、m、h0来表示绳长,空气阻力不计)