(2014·全國新課標理綜II)利用圖21-1(a)所示的裝置驗*動量守恆定律。在圖21-1(a)中,氣墊導軌...
問題詳情:
(2014·全國新課標理綜II)利用圖21-1(a)所示的裝置驗*動量守恆定律。在圖21-1(a)中,氣墊導軌上有A、B兩個滑塊,滑塊A右側帶有一*簧片,左側與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連;滑塊B左側也帶有一*簧片,上面固定一遮光片,光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間。
實驗測得滑塊A 質量m1=0.310kg,滑塊B的質量m2=0.108kg,遮光片的寬度d=1.00cm;打點計時器所用的交流電的頻率為f=50HZ。將光電門固定在滑塊B的右側,啟動打點計時器,給滑塊A一向右的初速度,使它與B相碰;碰後光電計時器顯示的時間為△tB =3.500ms,碰撞前後打出的紙帶如圖21-1(b)所示。
若實驗允許的相對誤差絕對值(││×100%)最大為5℅,本實驗是否在誤差範圍內驗*了動量守恆定律?寫出運算過程。
【回答】
【名師解析】根據題述測量資料,計算出相對誤差,與實驗允許的相對誤差絕對值比較,得出結論。
設A在碰撞前後瞬時速度大小分別為vv1,將圖給的實驗資料代入v=,
則有:v0=2.00m/s,,
v1=0.970m/s,。
設B在碰撞後的速度大小為v2,則有v2=
代入題給實驗資料得:v2=2.86m/s,,
設兩滑塊在碰撞前後的總動量分別為p和p’,則p= m1 v0
p’= m1v1+ m2v2。
兩滑塊在碰撞前後總動量相對誤差的絕對值為:δp=││×100%.
聯立上述各式並代入資料解得δp=1.7%<5%
因此,本實驗在允許的誤差範圍內驗*了動量守恆定律。
註解:氣墊導軌是一種現代化的力學實驗儀器。它利用小型氣源將壓縮空氣送入導軌內腔。空氣再由導軌表面上的小孔中噴出,在導軌表面與滑行器內表面之間形成很薄的氣墊層。
滑行器就浮在氣墊層上,與軌面脫離接觸,因而能在軌面上做近似無阻力的直線運動,極大地減小了以往在力學實驗中由於摩擦力引起的誤差。使實驗結果接近理論值。結合打點計時器、光電門、閃光照相等,測定多種力學物理量和驗*力學定律。中學物理實驗中,利用氣墊導軌驗*動量守恆定律,研究*簧振子的運動規律,研究物體的加速度等,和理論值就非常接近。
知識點:動量守恆定律
題型:實驗,探究題
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