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题目
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某同学在探究物体弹性碰撞的特点时,先提出了如下假设:①两个物体碰撞前后各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变的;②两个物体碰撞前后各自的质量与自己速度的二次方的乘积之和是不变的.为了验证这个假设,该同学设计了如图1所示的实验装置.先将弹性a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样尺寸大小的弹性b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次.
(1)在安装斜槽轨道时,要注意______.选择弹性小球a、b时,小球a、b的质量ma、mb应该满足关系:ma______mb(填“>”或“=”或“<”),理由是______.
(2)本实验必须测量的物理量有以下哪些______.
A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H
B.小球a、b的质量ma、mb
C.小球a、b的半径r
D.小球a、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行时间t
E.记录纸上O点到A、B、C各点的距离SOA、SOB、SOC
F.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
(3)该同学设计了一个实验数据表格,见表一.从表中可以看出,有些物理量并非实验中直接测出的,请你将表中不能直接测出的物理量换成能直接测出的物理量,而不影响实验探究的目的,并将结果对应填在表二中.
表一:
答案
解析
碰撞前碰撞后
质量mamamb
速度vav’av’b
mvmavamav’a+mbv’b
mv2mav2amav’2a+mbv’2b
碰撞前碰撞后
质量
速度
mv
mv2
(1)在安装斜槽轨道时,要注意调整斜槽末端水平,保证小球做平抛运动.选择弹性小球a、b时,入射小球的质量大于被碰小球的质量,防止入射小球反弹.
(2)在实验中,需验证动量是否守恒,需测量两小球的质量,记录纸上O点到A、B、C各点的距离SOA、SOB、SOC,因为平抛运动的时间相等,水平距离的大小代表速度的大小.故选BE.
(3)小球碰撞前后的速度可以通过平抛运动的水平位移代替,如表格所示.
(4)OB的距离为落点的平均位置,大小等于46.41cm.
(5)物体在弹性碰撞的过程中,系统动量守恒,机械能守恒.
故答案为:
(1)调整斜槽末端水平,>,防止入射小球反弹;
(2)B、E (3)见下表 
(4)46.41;(5)动量 机械能.
核心考点
试题【某同学在探究物体弹性碰撞的特点时,先提出了如下假设:①两个物体碰撞前后各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变的;②两个物体碰撞前后各自的质量与自己速度的二次方的】;主要考察你对动量守恒定律等知识点的理解。[详细]
举一反三
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碰撞前碰撞后
质量mamamb
速度SoBSoAS0C
mvma SoBmasoA+mbS0C
mv2maS2oBm S2oA+mbS20C
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的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下:
a.松开手的同时,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挡板时计时器结束计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2
b.在A、B间水平放入一个轻弹簧,用手压住A、B使弹簧压缩,放置在气垫导轨上,并让它静止在某个位置.
c.给导轨送气,调整气垫导轨,使导轨处于水平.
d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1;B的右端至D板的距离L2
(1)实验步骤的顺序是______
(2)实验中还需要的测量仪器是______
还需要测量的物理量是______
(3)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是______
(4)实验中弹簧与A、B滑块是粘连好还是不粘连好?______
理由是______.魔方格
如图1所示是“验证动量守恒定律”实验装置,两小球半径相同,其质量之比为M:m=5:2,实验中,O点为斜槽末端重锤线的投影点,被碰小球停放在斜槽末端,小球落地点的平均位置如图2所示的P、M、N点,则表达动量守恒的式子应为______,代入数据后其结果应为动量______(填“守恒”或“不守恒”)
魔方格
为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞(碰撞过程中没有机械能损失),某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球,按下述步骤做了如下实验:
①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2,且m1>m2
②按照如图所示的那样,安装好实验装置.将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端点的切线水平.将一斜面BC连接在斜槽末端.
③先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置.
④将小球m2放在斜槽前端边缘处,让小球m1从斜槽顶端A处滚下,使它们发生碰撞,记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置.
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离.图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到B点的距离分别为LD、LE、LF
根据该同学的实验,回答下列问题:
(1)小球m1与m2发生碰撞后,m1的落点是图中的______点,m2的落点是图中的______点.
(2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式______,则说明碰撞中动量是守恒的.
(3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式______,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞.魔方格
在做“验证动量守恒定律”的实验中,实验必须要求的条件是______
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线是水平的
C.入射球每次都要从同一高度由静止滚下
D.碰撞的瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行.
如图所示,在验证动量守恒定律的实验中,将一个质量为m1的钢球A多次从斜槽轨道上端紧靠固定挡板处由静止释放,这个钢球经过斜槽轨道后由水平轨道飞出,在地面上落点的平均位置为P点.然后在水平轨道末端放置一个质量为m2的胶木球B(A、B两球的半径相等),将A球仍然多次从斜槽轨道的同一位置由静止释放,和球B发生碰撞,碰后两球分别落到地面上,根据两球落在地面的痕迹确定两球各自的落地点的平均位置分别为M点和N点.水平轨道末端重锤线指向地面的O点,测得OM=s1,OP=s2,ON=s3.重力加速度为g.
(1)若测量出水平轨道到地面的高度为h,则与B两球相碰前的瞬间A球的速度v1=______.
(2)在允许误差范围内,当m1、m2、s1、s2、s3满足关系式______时,就表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒.魔方格