1、实验1力学实验(一)1.(2022山东青岛二模)下图为验证动量守恒定律的实验装置,实验中选取两个半径相同、质量不等的小球,按下面步骤进行实验:用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2;安装实验装置,将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端切线水平,再将一斜面BC连接在斜槽末端;先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放,标记小球在斜面上的落点位置P;将小球m2放在斜槽末端B处,仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放,两球发生碰撞,分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置;用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离。图中M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置,从M、P、N到B点
2、的距离分别为sM、sP、sN。依据上述实验步骤,请回答下面问题:(1)两小球的质量m1、m2应满足m1m2(选填“”“=”或“(2)MN(3)m1sP=m1sM+m2sN(4)m1sPm1sM+m2SN解析 (1)为了防止入射球碰后反弹,一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量;(2)小球m1和小球m2相撞后,小球m2的速度增大,小球m1的速度减小,都做平抛运动,所以碰撞后m1球的落地点是M点,m2球的落地点是N点;(3)碰撞前,小球m1落在图中的P点,设其水平初速度为v1。小球m1和m2发生碰撞后,m1的落点在图中的M点,设其水平初速度为v1,m2的落点是图中的N点,设其水平初速度为v2。设斜
3、面BC与水平面的倾角为,由平抛运动规律得:sMsin =12gt2,sMcos =v1t解得:v1=gsM(cos)22sin同理可解得:v1=gsP(cos)22sin,v2=gsN(cos)22sin,所以只要满足:m1v1=m2v2+m1v1,即:m1sP=m1sM+m2sN,则说明两球碰撞过程中动量守恒;如果满足小球的碰撞为弹性碰撞,则应满足:12m1v12=12m1v12+12m2v22代入以上速度表达式可知,应满足公式为:m1sP=m1sM+m2sN;故需要验证:m1sP和m1sM+m2sN相等。2.答案 (1)偶然(2)B(3)在重锤1上粘上橡皮泥,调整橡皮泥质量直至轻拉重锤1能
4、观察到其匀速下落。(4)2(2M+m+m0)Hmt2解析 (1)多次测量取平均值可以减小偶然误差。(2)对重锤1受力分析:(M+m)g-FT=(M+m)a对重锤2受力分析:FT-Mg=Ma联立可得a=mg2M+m=12Mm+1g当mM时,ag由H=12at2得t=2Ha当a很小时,t就较大,便于测量时间t并减小误差,故选B。(3)在重锤1上粘上橡皮泥,调整橡皮泥的质量,直至重锤能做匀速直线运动。(4)对重锤1:(M+m+m0)g-FT1=(M+m+m0)a对重锤2:FT2-Mg=MaFT1=FT2+m0gH=12at2联立得:g=2(2M+m+m0)Hmt2。3.答案 (1)F10.05(2)-0.955(3)C解析 (1)因绳子只能提供拉力,故A传感器对应的是表中力F1,对节点O受力分析有F1sin 30=mg,解得m=0.05 kg;(2)对于O点,受力平衡,O点受到F1、F2和钩码向下的拉力,根据几何关系可知,F2=F1cos 30=1.10332=0.955 N,因为B受到的是压力,所以F2空缺处数据应为-0.955 N。(3)实验中,让A传感器沿圆心为O的圆弧形轨道移动的主要目的是:保持轻杆右端O的位置不变,从而保证OB水平,故选C。
