1、1实验 1 力学实验(一)1.(2018 山东青岛二模)下图为验证动量守恒定律的实验装置,实验中选取两个半径相同、质量不等的小球,按下面步骤进行实验: 用天平测出两个小球的质量分别为 m1和 m2; 安装实验装置,将斜槽 AB 固定在桌边,使槽的末端切线水平,再将一斜面 BC 连接在斜槽末端; 先不放小球 m2,让小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止释放,标记小球在斜面上的落点位置 P; 将小球 m2放在斜槽末端 B 处,仍让小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止释放,两球发生碰撞,分别标记小球 m1、 m2在斜面上的落点位置; 用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端 B 的距离。图中 M、 P、 N
2、 点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置,从 M、 P、 N 到 B 点的距离分别为 sM、 sP、 sN。依据上述实验步骤,请回答下面问题:(1)两小球的质量 m1、 m2应满足 m1 m2(选填“ ”“=”或“ (2)M N(3)m1 =m1 +m2 (4)m1sP m1sM+m2SN解析 (1)为了防止入射球碰后反弹,一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量;(2)小球 m1和小球 m2相撞后,小球 m2的速度增大,小球 m1的速度减小,都做平抛运动,所以碰撞后 m1球的落地点是 M 点, m2球的落地点是 N 点;(3)碰撞前,小球 m1落在图中的 P 点,设其水平初速度为 v1
3、。小球 m1和 m2发生碰撞后, m1的落点在图中的 M 点,设其水平初速度为 v1,m2的落点是图中的 N 点,设其水平初速度为 v2。设斜面 BC 与水平面的倾角为 ,由平抛运动规律得:sMsin = gt2,sMcos =v 1t12解得: v1=()22同理可解得: v1= ,v2= ,()22 ()22所以只要满足: m1v1=m2v2+m1v1,即: m1 =m1 +m2 ,则说明两球碰撞过程中动量守恒; 如果满足小球的碰撞为弹性碰撞,则应满足: m1 m1v12+ m212 12=12 12 22代入以上速度表达式可知,应满足公式为: m1sP=m1sM+m2sN;故需要验证:
4、m1sP和 m1sM+m2sN相等。2.答案 (1)偶然(2)B(3)在重锤 1 上粘上橡皮泥,调整橡皮泥质量直至轻拉重锤 1 能观察到其匀速下落。(4)2(2+0)2解析 (1)多次测量取平均值可以减小偶然误差。(2)对重锤 1 受力分析:( M+m)g-FT=(M+m)a 对重锤 2 受力分析: FT-Mg=Ma 联立 可得 a= g2+= 12+1当 mM 时, ag由 H= at2得 t=12 2当 a 很小时, t 就较大,便于测量时间 t 并减小误差,故选 B。(3)在重锤 1 上粘上橡皮泥,调整橡皮泥的质量,直至重锤能做匀速直线运动。(4)对重锤 1:(M+m+m0)g-FT1=
5、(M+m+m0)a 对重锤 2:FT2-Mg=Ma FT1=FT2+m0g H= at2 12联立 得: g= 。2(2+0)243.答案 (1) F1 0.05 (2)-0.955 (3)C解析 (1)因绳子只能提供拉力,故 A 传感器对应的是表中力 F1,对节点 O 受力分析有 F1sin 30=mg,解得 m=0.05 kg;(2)对于 O 点,受力平衡, O 点受到 F1、 F2和钩码向下的拉力,根据几何关系可知,F2=F1cos 30=1.103 =0.955 N,32因为 B 受到的是压力,所以 F2空缺处数据应为 -0.955 N。(3)实验中,让 A 传感器沿圆心为 O 的圆弧形轨道移动的主要目的是:保持轻杆右端 O 的位置不变,从而保证 OB 水平,故选 C。
