分析 (1)明确实验原理,知道在实验中让小球在固定斜槽滚下后,做平抛运动,记录下平抛后运动轨迹.然后在运动轨迹上标出特殊点,对此进行处理,因下落时间相等,故可以将速度转化为水平位移进行处理;注意B球的抛出点的水平面上投影为O'点;
(2)由于是同一个轨迹,因此要求抛出的小球初速度是相同的,所以在实验时必须确保抛出速度方向是水平的,同时固定的斜槽要在竖直面.
(3)s-t(位移时间)图象的斜率等于速度,由数学知识求出碰撞前后两球的速度,分析碰撞前后两球的运动情况.根据动量守恒定律求出球质量;
(4)根据动量守恒定律,以及在碰撞的过程中动能不增加,通过这两个关系判断两个物体的质量关系.
解答 解:(1)为了防止实验中入射球反弹,应保证入射球的质量大于被碰球的质量;
由于两球从同一高度开始下落,且下落到同一水平面上,故两球下落的时间相同.
根据动量守恒定律可得在水平方向有m1v0=m1v1+m2v2,
故m1v0t=m1v1t+m2v2t,
由图可知,不放被碰球时A的水平位移为OP;两球相碰后,水平位移分别为OM和O'N;
故应验证的表达式为:m1OP=m1OM+m2O'N;
(2)研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出,只有水平飞出时小球才做平抛运动,故ABD错误,C正确;
(3)由图乙所示图象可知:v1=$\frac{△x}{△t}$=$\frac{8}{2}$=4m/s,v2=0m/s,
由图求出碰后m2和m1的速度分别为:
v1′=$\frac{△x{′}_{1}}{△t{′}_{1}}$=$\frac{12-8}{4-2}$=2m/s;
v2′=$\frac{△x{′}_{2}}{△t{′}_{2}}$=$\frac{18-10}{4-2}$=5m/s,
两物体碰撞过程系统动量守恒,以m1的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
m1v1=m2v2′+m1v1′,
代入解得:m2=20g;
(3)设碰撞后两者的动量都为P,由于题意可知,碰撞前后总动量为2P,根据动量和动能的关系有:P2=2mEK,
碰撞过程动能不增加,有:$\frac{(2P)^{2}}{2{m}_{1}}$≥$\frac{{P}^{2}}{2{m}_{1}}$+$\frac{{P}^{2}}{2{m}_{2}}$,
解得:$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}$≤3,
因本实验中入射球要大于被碰球,因此应有:
故答案为:(1)>,m1OP=m1OM+m2O'N; (2)C;(3)20;(4)1<$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}$≤3.
点评 本题考查了实验器材的选择原理,要减小空气阻力的影响;在实验中如何实现让小球做平抛运动是关键,因此实验中关键是斜槽末端槽口的切线保持水平及固定后的斜槽要竖直.
科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | hv1 | B. | hv3 | C. | h(v1-v2) | D. | h(v3+v1) |
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 笛卡尔最先提出了动量的概念 | |
B. | 牛顿提出了万有引力定律并测出了引力常量的数值 | |
C. | 卡文迪许发现了行星运行的三大定律 | |
D. | 开普勒观测并记录了行星绕太阳运行的数据 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 机械能守恒、动量守恒 | B. | 机械能不守恒、动量守恒 | ||
C. | 机械能守恒、动量不守恒 | D. | 机械能、动量都不守恒 |
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