2017-2018学年沪科版选修3-5 探究动量守恒定律 第1课时 作业
2017-2018学年沪科版选修3-5   探究动量守恒定律  第1课时   作业第3页

  左侧也带有一弹簧片,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的质量m1=0.310 kg,滑块B的质量m2=0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00 cm;打点计时器所用交流电的频率f=50.0 Hz.

  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ΔtB=3.500×10-3 s,碰撞前后打出的纸带如图乙所示.

  

  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证了动量守恒定律?写出运算过程.

  解析 按定义,物块运动的瞬间时的速度大小v为v=,①

  式中Δs为物块在短时间Δt内走过的路程.

  设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ΔtA,则

  ΔtA==0.02 s,②

  ΔtA可视为很短.

  设A在碰撞前、后时速度大小分别为v0,v1.将②式和图上提供的实验数据代入①式得

  v0=2.00 m/s,③

  v1=0.970 m/s,④

  设B在碰撞后的速度大小为v2,由①式得

  v2=,⑤

  代入题给实验数据得v2=2.86 m/s.⑥

  设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p′则p=m1v0,⑦

  p′=m1v1+m2v2,⑧

  两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为

  δp=||×100%,⑨

  联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据,得

  δp=1.7%<5%,

  因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律.

  答案 是在误差范围内,过程略