知,每次竖直高度相等,平抛运动时间相等,即m1=m1+m2,则可得m1·OP=m1·OM+m2·ON。故只需测小球做平抛运动的射程,因而选C。
(2)由(1)中的表达式知:在OP已知时,需测量m1、m2、OM和ON,故必要步骤为A、D、E。
(3)动量守恒表达式即m1·OP=m1·OM+m2·ON;若为弹性碰撞同时满足动能守恒,则有m12=m12+m22,即m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2。
答案:(1)C (2)ADE (3)m1·OP=m1·OM+m2·ON m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2
5.现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中,气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B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 ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。
若实验允许的相对误差绝对值最大为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,滑块运动的瞬时速度大小
v= ①
式中Δs为滑块在很短时间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。
设滑块A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1。
将②式和图给实验数据代入①式得
v0=2.00 m/s ③
v1=0.970 m/s ④
设滑块B在碰撞后的速度大小为v2,由①式有
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