两位同学分别用如图所示两种装置,通过半径相同的A、B两球的碰撞来做动量守恒定律实验。(1)*同学装置ABC段平...
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两位同学分别用如图所示两种装置,通过半径相同的A、B两球的碰撞来做动量守恒定律实验。
(1)*同学装置ABC段平整光滑,其中AB段是曲面,BC段是水平面,C端固定一重垂线。O是C的投影点,OC=H,在轨道上固定一挡板D,从贴紧挡板D处由静止释放小球A,小球A落在M点,用刻度尺测得M点与O点的距离为2l。在C的末端放置小球B,现仍从D处静止释放小球A,小球A与小球B发生正碰,小球B落在N点,小球A落在P点,测得OP为l,若已知小球A与B的质量之比mA:mB=3:1。
①根据实验步骤和上述已知数据,可得ON长度为__________。
②若两小球均看成质点,以两球为系统,通过计算得系统机械能___________(填“守恒”或“不守恒”),可以得出两球的碰撞是____________碰撞。(填“**”或“非**”)
(2)乙同学改装如图乙所示,将白纸、复写纸固定在竖直放置木条上,用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点。实验时,首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触,让入*球A从斜轨上起始位置由静止释放,撞击点为B′;然后将木条平移到图中所示位置,入*球A从斜轨上起始位置由静止释放,确定其撞击点为________________;再将入*球A从斜轨上起始位置由静止释放,与球B相撞,确定球A和球B相撞后的撞击点分别为____________和__________。测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为hhh3。若所测物理量满足表达式__________________时,则说明球A和球B碰撞中动量守恒。
【回答】
(1). (2). 守恒 (3). ** (4). (5). (6). (7).
【解析】(1)①球1运动到C端的速度为,在空中做平抛运动。水平方向
竖直方向
解得
由于球1两次均从同一高度自由下滑,到C端动能一样,速度均为,设球1与球2碰撞后速度分别为、,同理可解得
碰撞前后系统动量守恒,以向右为正方向,以球1和球2为系统,由动量守恒定律得
结合mA:mB=3:1可解得
结合平抛运动的知识可知
②以两球为系统,碰前系统初动能
碰后系统末动能
则,故碰撞过程系统机械能守恒,两球碰撞是**碰撞。
(2)小球做平抛运动,在竖直方向上
解得平抛运动时间
设轨道末端到木条的水平位置为,则小球做平抛运动的初速度应为
故入*球A从斜轨上起始位置由静止释放,确定其撞击点为,碰撞后,确定球A和球B相撞后的撞击点分别为和;
如果碰撞过程动量守恒,则
将
解得
知识点:动量守恒定律
题型:实验,探究题
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