(2014·全国新课标理综II)利用图21-1(a)所示的装置验*动量守恒定律。在图21-1(a)中,气垫导轨...
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(2014·全国新课标理综II)利用图21-1(a)所示的装置验*动量守恒定律。在图21-1(a)中,气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一*簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一*簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。
实验测得滑块A 质量m1=0.310kg,滑块B的质量m2=0.108kg,遮光片的宽度d=1.00cm;打点计时器所用的交流电的频率为f=50HZ。将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰;碰后光电计时器显示的时间为△tB =3.500ms,碰撞前后打出的纸带如图21-1(b)所示。
若实验允许的相对误差绝对值(││×100%)最大为5℅,本实验是否在误差范围内验*了动量守恒定律?写出运算过程。
【回答】
【名师解析】根据题述测量数据,计算出相对误差,与实验允许的相对误差绝对值比较,得出结论。
设A在碰撞前后瞬时速度大小分别为vv1,将图给的实验数据代入v=,
则有:v0=2.00m/s,,
v1=0.970m/s,。
设B在碰撞后的速度大小为v2,则有v2=
代入题给实验数据得:v2=2.86m/s,,
设两滑块在碰撞前后的总动量分别为p和p’,则p= m1 v0
p’= m1v1+ m2v2。
两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为:δp=││×100%.
联立上述各式并代入数据解得δp=1.7%<5%
因此,本实验在允许的误差范围内验*了动量守恒定律。
注解:气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。空气再由导轨表面上的小孔中喷出,在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。
滑行器就浮在气垫层上,与轨面脱离接触,因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动,极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差。使实验结果接近理论值。结合打点计时器、光电门、闪光照相等,测定多种力学物理量和验*力学定律。中学物理实验中,利用气垫导轨验*动量守恒定律,研究*簧振子的运动规律,研究物体的加速度等,和理论值就非常接近。
知识点:动量守恒定律
题型:实验,探究题
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