精英家教網(wǎng)某同學利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律.圖中兩擺擺長相同,懸掛于同一高度,A、B兩擺球均很小,質量之比為1:2.當兩擺均處于自由靜止狀態(tài)時,其側面剛好接觸.向右上方拉動B球使其擺線伸直并與豎直方向成45°角,然后將其由靜止釋放.結果觀察到兩擺球粘在一起擺動,且最大擺角成30°.若本實驗允許的最大誤差為±4%,此實驗是否成功地驗證了動量守恒定律?
分析:小球B下擺時機械能守恒,由機械能守恒定律可以求出小球B擺到最低點時的速度;AB兩球一起擺動時機械能守恒,由機械能守恒定律可以求出碰撞后兩球的速度,求出碰前A的動量,碰后AB的總動量,然后判斷碰撞過程中,動量是否守恒.
解答:解:設擺球A、B的質量分別為mA、mB,擺長為l,B球的初始高度為h1,碰撞前B球的速度為vB.在不考慮擺線質量的情況下,根據(jù)題意及機械能守恒定律得h1=l(1-cos45°)①
1
2
mB
v
2
B
=mBgh1

設碰撞前、后兩擺球的總動量的大小分別為P1、P2.有
P1=mBvB                                                            ③
聯(lián)立①②③式得P1=mB
2gl(1-cos45°)

同理可得P2=(mA+mB)
2gl(1-cos30°)

聯(lián)立④⑤式得
P2
P1
=
mA+mB
mB
1-cos30°
1-cos45°

代入已知條件得(
P2
P1
)2=1.03

由此可以推出|
P2-P1
P1
|
≤4%                                                        ⑧
所以,此實驗在規(guī)定的范圍內驗證了動量守恒定律.
答:在規(guī)定的范圍內驗證了動量守恒定律.
點評:應用機械能守恒定律(或動能定理)、知道動量的計算公式即可正確解題.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?鄭州模擬)某同學利用如圖所示的裝置探究共點力合成的規(guī)律,圖中GE是橡皮條,甲圖表示用兩個互成角度的拉力牽拉橡皮條,乙圖表示用一個拉力牽拉橡皮條,下列說法正確的是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

某同學利用如圖所示的裝置做“研究平拋運動”的實驗.他已經(jīng)備有下列器材:有孔的硬紙片、白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺.還需要的器材有
C
C

A、秒表 B、天平  C、重錘線  D、彈簧測力計.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)如圖所示,游標卡尺的示數(shù)為
0.22
0.22
cm;螺旋測微器的示數(shù)為
3.290
3.290
mm.

(2)某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.該同學經(jīng)正確操作得到打點紙帶,在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數(shù)點,依次為1、2、3、4、5、6、7,測量各計數(shù)點到第一個打點的距離h,并正確求出打相應點時的速度v.各計數(shù)點對應的數(shù)據(jù)見下表:

計數(shù)點 1 2 3 4 5 6 7
h(m) 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777
v(m/s) 1.94 2.33 2.73 3.13 3.50
v2(m2/s2 3.76 5.43 7.45 9.80 12.3
請在圖坐標中,描點作出v2-h 圖線;由圖線可知,重鍾下落的加速度g′=
9.75
9.75
m/s2(保留三位有效數(shù)字);若當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2,根據(jù)作出的圖線,能粗略驗證自由下落的重鍾機械能守恒的依據(jù)
圖線為通過坐標原點的一條直線,斜率g′與g基本相等
圖線為通過坐標原點的一條直線,斜率g′與g基本相等


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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)在“用單擺測重力加速度”的實驗中,
①某同學的操作步驟為:
a.取一根細線,下端系住直徑為d的金屬小球,上端固定在鐵架臺上
b.用米尺量得細線長度l
c.在擺線偏離豎直方向5°位置釋放小球
d.用秒表記錄小球完成n次全振動的總時間t,得到周期T=
t
n

e.用公式g=
4π2l
T2
計算重力加速度
按上述方法得出的重力加速度值與實際值相比
 
(選填“偏大”、“相同”或“偏小”).
②已知單擺在任意擺角θ時的周期公式可近似為T′=T0[1+asin2
θ
2
)],式中T0為擺角趨近于0°時的周期,a為常數(shù).為了用圖象法驗證該關系式,需要測量的物理量有
 
;若某同學在實驗中得到了如圖所示的圖線,則圖象中的橫軸表示
 

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(2)某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律,弧形軌道末端水平,離地面的高度為H,將鋼球從軌道的不同高度h處靜止釋放,鋼球的落點距軌道末端的水平距離為s.
①若軌道完全光滑,s2與h的理論關系應滿足s2=
 
(用H、h表示).
②該同學經(jīng)實驗測量得到一組數(shù)據(jù),如下表所示:
h(10-1m) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
s2(10-1m2 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78
請在坐標紙上作出s2-h關系圖.
③對比實驗結果與理論計算得到的s2-h關系圖線(圖中已畫出),自同一高度靜止釋放的鋼球,水平拋出的速率
 
(填“小于”或“大于”)理論值.
④從s2-h關系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著,你認為造成上述偏差的可能原因是
 

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