为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量),某同学选取了两个材质相同,体积不等的两个长立方体滑块A和B,按下述步骤做了如

为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量),某同学选取了两个材质相同,体积不等的两个长立方体滑块A和B,按下述步骤做了如下实验:
步骤1:在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣,以便二者相撞以后能够立刻结为整体;
步骤2:安装好实验装置如图甲,铝质轨道槽的左端是倾斜槽,右端是长直水平槽,倾斜槽和水平槽由一小段弧链接,轨道槽被固定在水平桌面上,在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机;
步骤3:让滑块B静置于水平槽的某处,滑块A从斜槽某处静止释放,同时开始频闪拍摄,直到A、B停止运动,得到一幅多次曝光的数码照片;
步骤4:多次重复步骤3,得到多幅照片,挑出其中最理想一幅,打印出来,将刻度尺紧靠照片放置,如图乙所示.

(1)由图分析可知,滑块A与滑块B碰撞发生的位置是______
①A、B相撞的位置在P5、P6之间
②A、B相撞的位置在P6
③A、B相撞的位置在P6、P7之间
(2)为了探究碰撞中动量是否守恒,需要直接测量或者读取的物理量是______.
①A、B两个滑块的质量m1和m2
②滑块A释放时距桌面的高度
③频闪照相的周期
④照片尺寸和实际尺寸的比例
⑤滑块与桌面的滑动摩擦因数
⑥照片上测得的S34、S45、S56和S67、S78、S89
(3)写出验证动量守恒的表达式______.
丁丁当当好快活 1年前 已收到1个回答 举报

kiki_x_22 幼苗

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解题思路:根据匀变速直线运动的推论分别研究碰撞前滑块在P4、P5的速度,根据P6、P5和P5、P4速度差相等研究P6的速度,同理求出碰撞后滑块P7、P8的速度,再速度差相等求出碰撞后共同的速度.

(1)P6位置滑块速度明显减小,故A、B相撞的位置在P6处,故②正确.
(2)(3)设碰撞前滑块A在P4、P5、P6的速度分别为v4、v5、v6
碰撞后,整体在P6、P7、P8的速度分别为v6′,v7、v8
则v4=
S34+S45
2T,v5=
S45+S56
2T,又v5=
v4+v6
2,
得到碰撞前滑块A速度v6=
2S56+S45−S34
2T,
同理,碰撞后整体的速度v6′=
3S67+S78−S89
2T,
原来需要验证的方程为m1v6=(m1+m2)v6′,
将上两式代入整理得:m1(2S56+S45-S34)=(m1+m2)(2S67+S78-S89),
即需要验证的表达式,需要直接测量的物理量是:
A、B两个滑块的质量m1和m2及S34、S45、S56和S67、S78、S89;故①⑥正确.
故答案为:(1)②;(2)①⑥;(3)m1(2S56+S45-S34)=(m1+m2)(2S67+S78-S89);

点评:
本题考点: 验证动量守恒定律.

考点点评: 本题原理较为复杂,可采用平衡摩擦力,使碰撞前后滑块都做匀速直线运动,方便易行.实验主要是要把动量守恒用水平方向的位移表示出来,同学们一定要注意掌握,因为这是本实验的一个重要的技巧.难度中等.

1年前

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