PAGE5-試驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1．在試驗(yàn)室里為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，一般采納如圖甲、乙所示的兩種裝置：(1)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則()A．m1>m2，r1>r2 B．m1>m2，r1<r2C．m1>m2，r1＝r2 D．m1<m2，r1＝r2(2)若采納圖乙所示裝置進(jìn)行試驗(yàn)，以下所供應(yīng)的測量工具中必需的是________．A．直尺 B．游標(biāo)卡尺C．天平 D．彈簧測力計(jì)E．秒表(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1，被碰小球的質(zhì)量為m2，則在用圖甲所示裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)(P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置)，所得“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的結(jié)論為_______________________________________________________________________________________(用裝置圖中的字母表示)．解析：(1)為防止反彈造成入射球返回斜槽，要求入射球質(zhì)量大于被碰球質(zhì)量，即m1>m2，為使入射球與被碰球發(fā)生對心碰撞，要求兩小球半徑相同，故選項(xiàng)C正確．(2)設(shè)入射小球碰前的速度為v1，入射小球、被碰小球相碰后的速度分別為v′1、v′2.由于兩球都從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為一個(gè)計(jì)時(shí)單位時(shí)．可以用它們平拋的水平位移表示碰撞前后的速度．因此，驗(yàn)證的動(dòng)量守恒關(guān)系m1v1＝m1v′1＋m2v′2可表示為m1x1＝m1x′1＋m2x′2.所以須要直尺、天平，而無須彈簧測力計(jì)、秒表．由于題中兩個(gè)小球都可認(rèn)為是從槽口起先做平拋運(yùn)動(dòng)的，兩球的半徑不必測量，故無須游標(biāo)卡尺．(3)得出驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的結(jié)論應(yīng)為m1OP＝m1OM＋m2O′N.答案：(1)C(2)AC(3)m1OP＝m1OM＋m2O′N2．某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”的試驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成．(1)下面是試驗(yàn)的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌的調(diào)整旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③接通光電計(jì)時(shí)器；④把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑤滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)裝有同定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊2和滑塊1依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門2后依次被制動(dòng)；⑦讀出滑塊通過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間分別為：滑塊1通過光電門1的擋光時(shí)間Δt1＝10.01ms，通過光電門2的擋光時(shí)間Δt2＝49.99ms，滑塊2通過光電門2的擋光時(shí)間Δt3＝8.35ms；⑧測出擋光片的寬度d＝5mm，測得滑塊1的質(zhì)量為m1＝300g，滑塊2(包括彈簧)的質(zhì)量為m2＝200g.(2)數(shù)據(jù)處理與試驗(yàn)結(jié)論：①試驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是：A．_______________________________________________；B．_______________________________________________.②碰撞前滑塊1的速度v1為________m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為________m/s；滑塊2的速度v3為________m/s；(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)③在誤差允許的范圍內(nèi)，通過本試驗(yàn)，同學(xué)們可以探究出哪些物理量是不變的？通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明理由(回答兩個(gè)不變量)．a(chǎn)．_______________________________________________；b．_______________________________________________.解析：(2)①A.大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．B．保證兩個(gè)滑塊的碰撞是一維的．②滑塊1碰撞之前的速度v1＝eq\f(d,Δt1)＝eq\f(5×10－3,10.01×10－3)m/s≈0.50m/s；滑塊1碰撞之后的速度v2＝eq\f(d,Δt2)＝eq\f(5×10－3,49.99×10－3)m/s≈0.10m/s；滑塊2碰撞之后的速度為v3＝eq\f(d,Δt3)＝eq\f(5×10－3,8.35×10－3)m/s≈0.60m/s.③a.系統(tǒng)碰撞前后總動(dòng)量不變．緣由：系統(tǒng)碰撞之前m1v1＝0.15kg·m/s，系統(tǒng)碰撞之后m1v2＋m2v3＝0.15kg·m/s.b．系統(tǒng)碰撞前后總動(dòng)能不變．緣由：系統(tǒng)碰撞之前的總動(dòng)能Ek1＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＝0.0375J，系統(tǒng)碰撞之后的總動(dòng)能Ek2＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,3)＝0.0375J.答案：見解析3．某同學(xué)用如圖(a)所示的裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞中的守恒量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，試驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止起先滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止起先滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次，圖(a)中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，B球落點(diǎn)痕跡如圖(b)，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊圖(a)圖(b)(1)除了圖中器材外，試驗(yàn)室還備有下列器材，完成本試驗(yàn)還須要用到的器材有________(填選項(xiàng)號)．A．秒表B．天平C．毫米刻度尺D．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(及電源和紙帶)E．圓規(guī)F．彈簧測力計(jì)G．游標(biāo)卡尺(2)從圖(b)可以測出碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為__________cm.(3)在以下選項(xiàng)中，______________是本次試驗(yàn)必需進(jìn)行的測量(填選項(xiàng)號)A．水平槽上未放B球時(shí)，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B．A球與B球碰撞后，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C．測量A球或B球的直徑D．測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E．測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度解析：(1)利用天平測量小球質(zhì)量，利用刻度尺測量落點(diǎn)距離，利用圓規(guī)找到圓心．(2)距離為O點(diǎn)到落點(diǎn)圓心間的距離．(3)ABD答案：(1)BCE(2)64.7(填64.2cm～65.2cm之間均可)(3)ABD4．用圖示試驗(yàn)裝置探究“碰撞中的不變量”試驗(yàn)，除了圖示裝置中的試驗(yàn)儀器外，下列儀器中還須要的是()A．秒表 B．天平C．刻度尺 D．直流電源E．溝通電源若試驗(yàn)中得到一條紙帶如圖所示，已知A、B車的質(zhì)量分別為mA、mB，則該試驗(yàn)須要驗(yàn)證的表達(dá)式是______________________．(用圖中物理量和已給出的已知量表示)解析：該試驗(yàn)須要測量小車的質(zhì)量，故須要天平；須要測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距，故須要刻度尺；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有計(jì)時(shí)功能，無需秒表；而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電源是溝通電源，無需直流電源，故選BCE；小車A碰前做勻速運(yùn)動(dòng)，打在紙帶上的點(diǎn)間距是勻稱的，故求碰前小車A的速度應(yīng)選BC段，碰后兩車一起做勻速運(yùn)動(dòng)，打出的點(diǎn)也是間距勻稱的，故選DE段來計(jì)算碰后速度，在誤差允許的范圍內(nèi)，須要驗(yàn)證的表達(dá)式是mAvA＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))vAB，即mAxBC＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))xDE.答案：BCEmAxBC＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(mA＋mB))xDE5．某物理愛好小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的試驗(yàn)．在足夠大的水平平臺上的A點(diǎn)放置一個(gè)光電門，水平平臺上A點(diǎn)右側(cè)摩擦很小，可忽視不計(jì)，左側(cè)為粗糙水平面．采納的試驗(yàn)步驟如下：A．在小滑塊a上固定一個(gè)寬度為d的窄擋光片；B．用天平分別測出小滑塊a(含擋光片)和小球b的質(zhì)量ma、mb；C．在a和b間用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的水平輕短彈簧，靜止放置在平臺上；D．細(xì)線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運(yùn)動(dòng)；E．記錄滑塊a通過光電門時(shí)擋光片的遮光時(shí)間t；F．小球b從平臺邊緣飛出后，落在水平地面的B點(diǎn)，用刻度尺測出平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線與B點(diǎn)之間的水平距離sb；G．變更彈簧壓縮量，進(jìn)行多次測量．(1)用螺旋測微器測量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度為________mm.(2)該試驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，則只需驗(yàn)證兩物體a、b彈開后的動(dòng)量大小相等，即__________＝__________(用上述試驗(yàn)所涉及物理量的字母表示，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)．解析：(1)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為2.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×5.0mm＝0.050mm，所以最終讀數(shù)為：2.5mm＋0.050mm＝2.550mm.(2)燒斷細(xì)線后，a向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過光電門，依據(jù)速度公式可知，a經(jīng)過光電門的速度va＝eq\f(d,t)；故a的動(dòng)量pa＝maeq\f(d,t).b離開平臺后做平拋