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利用氣墊導軌驗證動能定理實驗裝置
發布時間：2023-04-06 13:04:24『壹』 驗證動能守恆定律
驗證動量守恆定律
1、利用頻閃照相和氣墊導軌做「探究碰撞中的不變數」的實驗,步驟如下:
①用天平測出滑塊的質量分別為200g和300g;
②安裝好氣墊導軌,調節氣墊導軌的調節旋鈕,使導軌水平;
③向氣墊導軌通入壓縮空氣;
④把兩滑塊放到導軌上,並給他們一個初速度,同時開始閃光照相,閃光的時間間隔設定為,照片如圖所示:
結合實驗過程和圖像分析知:
該圖像是閃光4次攝得的照片,在這4次閃光的瞬間,兩滑塊均在0~80cm刻度范圍內;第一次閃光時,滑塊A恰好通過處,滑塊B恰好通過處;碰撞後有一個物體處於靜止狀態磨握芹。設向右為正方向,試分析:滑塊碰瞎畢撞時間發生在第一次閃光後__________,碰撞前兩滑塊的質量與速度乘積之和是__________,碰撞後兩滑塊的質量與速度乘積之和是__________。
2、一實驗小組用氣墊導軌驗證滑塊碰撞過程中的動量守恆,實驗裝置如圖所示.
1.實驗前應調節氣墊導軌底部的調節旋鈕,使導軌__________;充氣後,當滑塊在導軌上能__________運動時,說明氣墊導軌已經調節好.
2.實驗時,先使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的輕彈簧,然後釋放滑塊1,滑塊1通過光電門1後與左側固定有彈簧片的滑塊2碰撞,碰後滑塊1和滑塊2 依次通過光電門2,兩滑塊通過光電門2後依次被制動;實驗中需要測量滑塊1 (包括擋光片)的質量m1、 滑塊2(包括彈簧片和擋光片)的質量m2、滑塊1通過光電門1的擋光時間t1、通過光電門2的擋光時間t2,還需要測量__________、__________.(寫出物理量及其表示符號)
3.如果表達式__________成立,則說明滑塊1、2碰撞過程中動量守恆.(用物理量的符號表示)
3、用如圖所示的裝置來驗證動量守恆定律,質量為mA的鋼球A用細線懸掛於O點,質量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上,O點到A球球心的距離為L,使懸線伸直並與豎直方向的夾角為β,釋放後A球擺到最低點時恰與B球發生對心碰撞,碰撞後A球把原來靜止於豎直方向的輕質指示針OC推到與豎直方向夾角為α處,球落到地面上,地面上鋪有一張蓋有復寫紙的白紙,保持β角度不變,多次重復上述實驗,白紙上記錄多個B球的落點,進而測得B球的水平位移s,當地的重力加速度大小為g.
1.A,B兩個鋼球的碰撞近似看成彈性碰撞,則A球皮笑質量__________B 球質量(選填「大於」、「小於」或「等於」),為了對白紙上多個B球的落地點進行數據處理, 進而確定落點的平均位置,需要用到的器材除刻度尺外,還需要__________ 。
2.用題中所給的物理量字母表示,碰撞前瞬間A球的動量pA=_______ ,碰撞後瞬間A球的動量p'A=____,碰撞後瞬間B球的動量p'B= _________.
4、如圖所示,在「驗證動量守恆定律」的實驗中,氣墊導軌上放置著帶有遮光板的滑塊,遮光板的寬度相同,測得的質量分別為和。實驗中,用細線將兩個滑塊拉近使輕彈簧壓縮,然後燒斷細線,輕彈簧將兩個滑塊彈開,測得它們通過光電門的時間分別為。
(1)圖為甲、乙兩同學用螺旋測微器測遮光板寬度時所得的不同情景。由該圖可知甲同學測得的示數為__________mm,乙同學測得的示數為__________mm。
(2)用測量的物理量表示動量守恆,應滿足的關系式為___________,被壓縮彈簧開始儲存的彈性勢能__________。
5、如圖甲所示,在驗證動量守恆定律實驗時,小車的前端粘有橡皮泥,推動小車使之做勻速運動。然後與原來靜止在前方的小車相碰並粘合成一體,繼續勻速運動,在小車後連著紙帶,電磁打點計時器電源頻率為,長木板右端下面墊放小木片用以平衡摩擦力。
1.若獲得紙帶如圖乙所示,並測得各計數點間距(已標在圖上)。為運動起始的第一點,則應選__________段來計算的碰前速度,應選__________段來計算和碰後的共同速度(填「」或「」或「」或「」)。
2.已測得小車的質量,小車的質量為,由以上測量結果可得碰前系統總動量為__________,碰後系統總動量為__________。(結果保留四位有效數字)
3.實驗結論:__________。
6、用如圖甲所示裝置結合頻閃照相機拍攝的照片的來驗證動量守恆定律,實驗步驟如下:
①用天平測出A、B兩個小球的質量mA和mB;
②安裝好實驗裝置,使斜槽的末端所在的平面保持水平;
③先不在斜槽的末端放小球B,讓小球A從斜槽上位置P由靜止開始釋放,小球A離開斜槽後,頻閃照相機連續拍攝小球A的兩位置(如圖乙所示);
④將小球B放在斜槽的末端,讓小球A仍從位置P處由靜止開始釋放,使它們碰撞,頻閃照相機連續拍攝下兩個小球的位置(如圖丙所示);
⑤測出所需要的物理量。請回答:
1.實驗①中A、B的兩球質量應滿足___________
2. 在步驟⑤中,需要在照片中直接測量的物理量有__________(選填「x0、y0、xA、yA、xB、yB」) 3. 兩球在碰撞過程中若動量守恆,滿足的方程是:______________________。
7、某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置進行驗證動量守恆定律及測定平台上A點左側與滑塊a之間的動摩擦因數的實驗.在足夠大的水平平台上的A點放置一個光電門,A點右側為光滑水平面,左側為粗糙水平面,當地重力加速度大小為g.採用的實驗步驟如下:
A.在小滑塊a上固定一個寬度為d的窄擋光片;
B.用天平分別測出小滑塊a(含擋光片)和小球b的質量;
C.在a和b間用細線連接,中間夾一被壓縮了的輕短彈簧,靜止放置在平台上;
D.燒斷細線後,瞬間被彈開,向相反方向運動;E.記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間;
F.滑塊a最終停在C點(圖中未畫出),用刻度尺測出之間的距離;
G.小球b從平台邊緣飛出後,落在水平地面的B點,用刻度尺測出平台距水平地面的高度h及平台邊緣垂線與B點之間的水平距離;
H.改變彈簧壓縮量,進行多次測量.
1.用螺旋測微器測量擋光片的寬度,如圖乙所示,則擋光片的寬度為___________mm;
2.該實驗要驗證動量守恆定律,則只需驗證彈開後的動量大小相等,即a的動量大小________等於b的動量大小____________;(用上述實驗所涉及物理量的字母表示)
3.改變彈簧壓縮量,多次測量後,該興趣小組得到的距離與的關系圖象如圖丙所示,圖象的斜率為k,則平台上A點左側與滑塊a之間的動摩擦因數大小為____________.(用上述實驗數據字母表示)
8、如圖甲所示,用「碰撞實驗器」可以驗證動量守恆定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前後的動量關系。先安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復寫紙,記下重垂線所指的位置O。 接下來的實驗步驟如下:
步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止滾下,並落在地面上。重復多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點圈在裡面,其圓心就是小球落點的平均位置;
步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1從A點由靜止滾下,使它們碰撞。重復多次,並使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞後兩小球落點的平均位置;
步驟3:用刻度尺分別測的平均位置離O點的距離,即線段的長度。
(1)上述實驗除需測量線段的長度外,還需要測量的物理量有______.
A.兩點間的高度差
B.B點離地面的高度
C.小球1和小球2的質量
D.小球1和小球2的半徑r
(2)當所測物理量滿足______________________________時（用所測物理量的字母表示）,即說明兩球碰撞遵守動量守恆定律。
(3)完成上述實驗後,某實驗小組對裝置進行了如圖2所示的改造.在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面,斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接.使小球1仍從斜槽上A點由靜止滾下,重復實驗步驟1和2的操作,得到兩球落在斜面上的平均落點.用刻度尺測量斜面頂點到三點的距離分別為.則驗證兩球碰撞過程中動量守恆的表達式為____________（用所測物理量的字母表示）。
『貳』 ①圖1所示示為探究牛頓第二定律的實驗裝置，該裝置由氣墊導軌、兩個光電門、滑塊和沙桶等組成．光電門可
①A、光電門可以測出滑塊分別通過兩個光電門的瞬時速度，導軌標尺可以測出兩個光電門間的距離，運用勻變速直線運動的公式求解加速度．故A正確．
B、用該裝置驗證牛頓第二定律時，要保證拉力近似等於沙桶的重力，必須滿足M≥m，故B正確．
C、該裝置中滑塊所受的合力不是重力，所以機械能不守恆，不可以用該裝置驗證機械能守恆定律，故C錯誤．
D、用該裝置光電門可以測出滑塊分別通過兩個光電門的瞬時速度，滿足M≥m，滑塊的合力就近似等於沙桶的重力，導軌標尺可以測出兩個光電門間的距離，這樣就可以求出拉力做功，可以驗證動能定理．故D錯誤．
故選AB．
②根據牛頓第二定律可知mg=（m+M）a則a=
| mg |
| m+M |
當m＜＜M時繩子拉力T=
| M |
| M+m |
| mg |
| M |
| 1 |
| M |
| M |
| M+m |
| 1 |
| M |
故答案為：①AB；②AC
『叄』 利用氣墊導軌驗證機械能守恆定律，實驗裝置示意圖如圖甲所示： 小題1:實驗步驟：①將氣墊導軌放在水平桌
| 小題:9.3060.00(答案在59.96~60.04之間的，也給分) 小題2: 
『肆』 利用氣墊導軌驗證機械能守恆定律，實驗裝置如圖所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌；導軌上A點處有一
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