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实验专题(四)研究平抛运动验证动量守恒定律
实验专题(四)2013.3.29
研究平抛运动 验证动量守恒定律
【教学目标】
1、能够说出主要实验步骤
2、能够正确处理实验数据
3、对实验结果进行误差分析
【重点难点】
处理实验数据,分析实验误差
【实施过程】
例题(2011零模)用图6所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。
①对于实验的操作要求,下列说法正确的是A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道末端可以不水平
D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来
②根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。部分运动轨迹如图7所示。图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动,重力加速度为g。可求出小球从P1运动到P2所用的时间为 ,小球抛出后的水平速度为 。
练习1(2012四川卷).(17分)
1 某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动。质量分别为mA和mB的A、B小球处于同一高度,M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影。用小锤打击弹性金属片,使A球沿水平方向飞出,同时松开B球,B球自由下落。A球落到地面N点处,B球落到地面P点处。测得mA 0.04 kg,mB 0.05kg,B球距地面的高度是1.225m,M、N点间的距离为1.500m,则B球落到P点的时间是____s,A球落地时的动能是____J。(忽略空气阻力,g取9.8m/s2)
【答案】:0.5 0.66
【分析点拨】考查自由落体运动以及机械能守恒。
【解析】:,代入数据可知时间;根据和机械能守恒联立可得:。
【考点定位】、和是轨迹图线上的3个点,和、和之间的水平距离相等。
完成下列填空:(重力加速度取)
(1)设、和的横坐标分别为、和,纵坐标分别为、和,从图2中可读出 _____m, _______m, ________m(保留两位小数)。
(2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动。利用(1)中读取的数据, 求出小球从运动到所用的时间为________s,小球抛出后的水平速度为______(均可用根号表示)。
(3)已测得小球抛也前下滑的高度为0.50m。设和分别为开始下滑时和抛出时的机械能,则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失, ____________%(保留两位有效数字)
(1)0.61; 1.61; 0.60 (2)0.20; 3.0 (3)8.2
验证动量守恒定律
例题2011北京)如图2,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。①实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量 (填选项前的序号),间接地解决这个问题A.小球开始释放高度h
B小球抛出点距地面得高度H
C小球做平抛运动的射程
②图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP,然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相撞,并多次重复。
接下来要完成的必要步骤是 填选项的符号
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球m1开始释放高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM,ON
③若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 (用②中测量的量表示);
若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为 (用②中测量的量表示)。
④经测定,,小球落地点的平均位置到O点的距离如图3所示。碰撞前、后m1的动量分别为与,则: :11;若碰撞结束时m2的动量为,则: 11: 。
实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值为 。
⑤有同学认为在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请你用④中已知的数据,分析计算出被撞小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm
C ②ADE或DEA或DAE m1OM+m2ON m1OP m1OM2+m2ON2 m1O2 ④14,2.9,1—1.01 76.8
练习1 (06天津)用半径相同的两小球、的碰撞验证动量守恒定律,实验装置示意如上题图,斜槽与水平槽圆滑连接。实验时先不放球,使球从斜槽上某一固定点由静止滚下,落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。再把球静置于水平槽前端边缘处,让球仍从处由静止滚下,球和球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹。记录纸上的点是重垂直所指的位置,若测得各落点痕迹到点的距离
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