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题文
某同学用如图所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证碰撞中的动量守恒,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹,重复上述操作10次,得到10个落点痕迹,再把B球放在水平槽上靠近槽末端的支柱上,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次,图中O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点,B球落点痕迹如图,其中米尺水平放置,米尺的零点与O点对齐
(1)从图中可以测出碰撞后B球的水平射程应取为______cm.
(2)若A球和B球的质量分别为mA和mB,球的直径为d,OM的距离为S1,OP的距离为S2,ON的距离为S3,则验证碰撞中的动量守恒的表达式为______.
题型:问答题难度:中档来源:不详
答案
(1)由图示可知,刻度尺分度值为1mm,B球碰后的落点是N,
由图示可知,ON=80.42cm,碰撞后B球的水平射程为ON-d=80.42cm-0.15cm=80.27;
(2)两球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间t相等,
如果动量守恒,则满足:mAvA=mAvA′+mBvB,两边同时乘以运动时间t,
得:mAvAt=mAvA′t+mBvBt,即:mAOP=mAOM+mB(0N-d),mAs2=mAs1+mB(s3-d);
故答案为:(1)80.27;(2)mAs2=mAs1+mB(s3-d).
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实验:验证动量守恒定律
考点名称:实验:验证动量守恒定律
  • 实验目的:
    研究在弹性碰撞的过程中,相互作用的物体系统动量守恒。
    实验原理:
    一个质量较大的小球从斜槽滚下来,跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都做平抛运动。由于两小球下落的高度相同,所以它们的飞行时间相等,这样如果用小球的飞行时间作时间单位,那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此,只要分别测出两小球的质量m1、m2,和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1,以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s1'和s2',若m1s1在实验误差允许范围内与m1s1'+m2s2'相等,就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。
    实验器材:
    碰撞实验器(斜槽、重锤线),两个半径相等而质量不等的小球;白纸;复写纸;天平和砝码;刻度尺,游标卡尺(选用),圆规。
    实验步骤:
    1、用天平测出两个小球的质量m1、m2
    2、安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,并使斜槽末端点的切线水平。
    3、在水平地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸。
    4、在白纸上记下重锤线所指的位置O,它表示入射球m1碰前的位置。
    5、先不放被碰小球,让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下,重复10次,用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。
    6、把被碰球放在小支柱上,调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度,确保入射球运动到轨道出口端时恰好与靶球接触而发生正碰。
    7、再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下,使两球发生正碰,重复10次,仿步骤(5)求出入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。
    8、过O、N作一直线,取OO'=2r(可用游标卡尺测出一个小球的直径,也可用刻度尺测出紧靠在一起的两小球球心间的距离),O'就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置。

    9、用刻度尺量出线段OM、OP、O'N的长度。
    10、分别算出m1·与m1·+m2·的值,看m1·与m1·+m2·在实验误差允许的范围内是否相等。
    注意事项:
    1、应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。
    2、要调节好实验装置,使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平,小支柱与槽口间距离使其等于小球直径,而且两球相碰时处在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直线上。
    3、每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下,可在斜槽上适当高度处固定一档板,使小球靠着挡板,然后释放小球。
    4、白纸铺好后不能移动。
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