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:①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2;②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;③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;④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;⑤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m1 m2(选填“>”“=”或“<”); (2)小球m1与m2发生碰撞后,m1的落点是图中 点,m2的落点是图中 点; (3)用实验中测得的数据来表示,只要满足关系式 ,就能说明两球碰撞前后动量是守恒的; (4)若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞,用实验中测得的数据来表示,只需比较 与 是否相等即可。 2.(2022江苏卷)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g。细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为M的重锤。实验操作如下:3\n①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H;②在重锤1上加上质量为m的小钩码;③左手将重锤2压在地面上,保持系统静止。释放重锤2,同时右手开启秒表,在重锤1落地时停止计时,记录下落时间;④重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t。请回答下列问题:(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的 (选填“偶然”或“系统”)误差。 (2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多,主要是为了 。 A.使H测得更准确B.使重锤1下落的时间长一些C.使系统的总质量近似等于2MD.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。现提供一些橡皮泥用于减小该误差,可以怎么做?(4)使用橡皮泥改进实验后,重新进行实验测量,并测出所用橡皮泥的质量为m0。用实验中测量的量和已知量表示g,得g= 。 3.(2022华南师大附中三模)如图所示,某小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解。A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳,并可沿固定的圆弧形轨道移动。B固定不动,通过光滑铰链连接一轻杆,将细绳连接在杆右端O点构成支架,调整使得O点位于圆弧形轨道的圆心处,保持杆沿水平方向。随后按如下步骤操作:①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB=θ;②对两个传感器进行调零;③用另一绳在O点悬挂住一个钩码,记录两个传感器读数;④取下钩码,移动传感器A,改变θ角,重复上述步骤①②③④,得到图示数据表格a。(1)根据表格a,可知A传感器对应的是表中的力 (选填“F1”或“F2”),并求得钩码质量为 kg(保留一位有效数字); (2)换用不同钩码做此实验,重复上述实验步骤,得到数据表格b。则表格b中30°所对应的F2空缺处数据应为 N; 表格aF1/N1.0010.580…1.002…F2/N-0.868-0.291…0.865…θ30°60°…150°…表格bF1/N1.103……F2/N……θ30°60°…(3)(单选)实验中,让A传感器沿圆心为O的圆弧形(而不是其他的形状)轨道移动的主要目的是 。 A.方便改变A传感器的读数B.方便改变B传感器的读数C.保持轻杆右端O的位置不变D.方便改变细绳与杆的夹角θ3\n实验1 力学实验(一)1.答案(1)> (2)M N(3)m1sP=m1sM+m2sN(4)m1sP m1sM+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。设斜面BC与水平面的倾角为α,由平抛运动规律得:sMsinα=12gt2,sMcosα=v1't解得:v1'=gsM(cosα)22sinα同理可解得:v1=gsP(cosα)22sinα,v2=gsN(cosα)22sinα,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=12m1v1'2+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)a①对重锤2受力分析:FT-Mg=Ma②联立①②可得a=mg2M+m=12Mm+1g当m≪M时,a≪g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)a①对重锤2:FT2-Mg=Ma②FT1=FT2+m0g③H=12at2④联立①②③④得:g=2(2M+m+m0)Hmt2。3.答案(1)F1 0.05 (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F1sin30°=mg,解得m=0.05kg;(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=F1cos30°=1.103×32=0.955N,因为B受到的是压力,所以F2空缺处数据应为-0.955N。(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。3
