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作业本:实验探究十一 验证动量守恒定律


实验探究十一

验证动量守恒定律

1.在做“验证动量守恒定律”实验时,入射球 a 的质量为 m1,被碰球 b 的质量 为 m2,小球的半径为 r,各小球的落地点如图 11 所示,下列关于这个实验 的说法正确的是 ( ).

图 11 A.入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球 B.让入射球与被碰球连续 10 次相碰,每次都要使入射小球从斜槽上不同的 位置滚下 C.要验证的表达式是 m1·ON=m1·OM+m2·OP D.要验证的表达式是 m1·OP=m1·OM+m2·ON E.要验证的表达式是 m1(OP-2r)=m1(OM-2r)+m2·ON 解析 在此装置中,应使入射球的质量大于被碰球的质量,防止入射球反弹

或静止,故 A 错;入射球每次必须从斜槽的同一位置由静止滚下,保证每次 碰撞都具有相同的初动量,故 B 错;两球做平抛运动时都具有相同的起点, 故应验证的关系式为:m1·OP=m1·OM+m2·ON,D 对,C、E 错. 答案 D 2.气垫导轨上有 A、B 两个滑块,开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压 缩的轻质弹簧,滑块间用绳子连接(如图 12 甲所示),绳子烧断后,两个滑块 向相反方向运动,图乙为它们运动过程的频闪照片,频闪的频率为 10 Hz, 由图可知:

图 12 (1)A、 B 离开弹簧后, 应该做________运动,已知滑块 A、B 的质量分别为 200 g、300 g,根据照片记录的信息,从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相 符合的地方是____________________________. (2)若不计此失误,分开后,A 的动量大小为________ kg·m/s,B 的动量的大 小为________ kg·m/s,本实验中得出“在实验误差允许范围内,两滑块组成 的系统动量守恒”这一结论的依据是_________________________________. 解析 (1)A、B 离开弹簧后因水平方向不再受外力作用,所以均做匀速直线运 动,在离开弹簧前 A、B 均做加速运动,A、B 两滑块的第一个间隔应该比后 面匀速时相邻间隔的长度小. 1 x (2)周期 T= f =0.1 s,v= t ,由题图知 A、B 匀速时速度分别为 vA=0.09 m/s, vB=0.06 m/s,分开后 A、B 的动量大小均为 p=0.018 kg·m/s,方向相反,满 足动量守恒,系统的总动量为 0. 答案 (1)匀速直线 A、 B 两滑块的第一个间隔 (2)0.018 0.018 A、 B 两滑

块作用前后总动量相等,均为 0 3.气垫导轨(如图 13 所示)工作时,空气从导轨表面的小 孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄 的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,大大减小 了滑块运动时的阻力.为了验证动量守恒定律,在水平气 图 13

垫导轨上放置两个质量均为 a 的滑块,每个滑块的一端分别与穿过打点计时 器的纸带相连,两个打点计时器所用电源的频率均为 b.气垫导轨正常工作后, 接通两个打点计时器的电源,并让两滑块以不同的速度相向运动,两滑块相 碰后粘在一起继续运动.图 14 为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分, 在纸带上以相同间距的 6 个连续点为一段划分纸带,用刻度尺分别量出其长

度 s1、s2 和 s3.若题中各物理量的单位均为国际单位,那么,碰撞前两滑块的 动量大小分别为______、______,两滑块的总动量大小为________;碰撞后 两滑块的总动量大小为________.重复上述实验,多做几次.若碰撞前、后 两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等,则动量守恒定律得到验证.

图 14 1 5 解析 打点周期 T=b,打 s1、s2、s3 均用时b.碰前其中一滑块的动量 p1=mv1 s1 bs1 =m t =a 5 =0.2 a bs1. s3 bs3 碰前另一滑块的动量 p2=mv2=m t =a 5 =0.2 a bs3, 故碰前总动量 p=p1-p2=0.2ab(s1-s3), s2 同理碰后总动量 p′=2m t =0.4abs2. 答案 0.2abs1 0.2abs3 0.2ab(s1-s3) 0.4abs2


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