福建省高考物理二輪專題總復(fù)習(xí) 專題11 第1課時(shí) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)課件

專題十一專題十一 實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究1力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分要求掌握的知識(shí)點(diǎn)有：(1)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)(2)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系(3)驗(yàn)證力的平行四邊形定則(4)驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律(5)探究動(dòng)能定理(6)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(7)驗(yàn)證動(dòng)量守 2力學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) (1)在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用非常廣泛，在七個(gè)實(shí)驗(yàn)中有五個(gè)實(shí)驗(yàn)用到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及其紙帶數(shù)據(jù)分析的試題幾乎年年都考，應(yīng)引起足夠重視力學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新也是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)考查以分組或演示實(shí)驗(yàn)為背景，考查對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的領(lǐng)悟情況，靈活運(yùn)用學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法完成新的實(shí)驗(yàn) (2)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理，作圖法應(yīng)用較多，用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)便，能有效地減少偶然誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響由圖線的斜率、截距、所包圍面積和圖線的交點(diǎn)等可以研究物理量之間的變化及其關(guān)系對(duì)此應(yīng)多加訓(xùn)練，熟練掌握 1通過實(shí)驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 當(dāng)在豎直懸掛的彈簧下掛上鉤碼時(shí)，彈簧被拉長(zhǎng)，產(chǎn)生向上的彈力由二力平衡條件可知，鉤碼靜止時(shí)，鉤碼的重力等于彈簧的彈力當(dāng)鉤碼重力增大時(shí)，彈力也增大，彈簧彈伸長(zhǎng)量增大所以研究彈簧的彈力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系，可以轉(zhuǎn)換為探究彈簧伸長(zhǎng)量與鉤碼重力的關(guān)系 由此可知，實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量的量有：懸掛不同數(shù)量鉤碼時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量、鉤碼的重力【例1】通過“探究彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，我們知道在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(zhǎng)(或壓縮)量x成正比，并且不同的彈簧，其勁度系數(shù)不同已知一根原長(zhǎng)為 L0、勁度系數(shù)為 k1的長(zhǎng)彈簧A，現(xiàn)把它截成長(zhǎng)為L(zhǎng)0和L0的B、C兩段，設(shè)B段的勁度系數(shù)為k2、C段的勁度系數(shù)為k3，關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系，同學(xué)們做出了如下猜想 圖911 甲同學(xué)：既然是同一根彈簧截成的兩段，所以，k1=k2=k3 乙同學(xué)：彈簧越短勁度系數(shù)越大，所以，k1k2k2k3 (1)為了驗(yàn)證猜想，可以通過實(shí)驗(yàn)來完成實(shí)驗(yàn)所需的器材除鐵架臺(tái)外，還需要的器材有 _ (2)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)步驟 (3)圖911是實(shí)驗(yàn)得到的圖線根據(jù)圖線得出彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長(zhǎng)度有怎樣的關(guān)系？ 0110AALA(n)LFmgxLk12LFx刻度尺、已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼 實(shí)驗(yàn)步驟：將彈簧 懸掛在鐵架臺(tái)上，用刻度尺測(cè)量彈簧 的長(zhǎng)度；在彈簧 的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個(gè)數(shù) 如 個(gè) 并用刻度尺測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度 ；由計(jì)算彈簧的彈力；由計(jì)算出彈簧的伸長(zhǎng)量由 答案： 計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)； 改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟、，并求出彈簧A的勁度系數(shù)k1的平均值 按要求將彈簧A剪斷成B、C兩段，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟、.分別求出彈簧B、C的勁度系數(shù)k2 、 k3的平均值比較k1、k2、k3得到結(jié)論(說明：不一定嚴(yán)格按以上順序答題，只要條理清楚、能完成實(shí)驗(yàn)的，都算對(duì)) (3)同一根彈簧上截下的幾段，越短的段，勁度系數(shù)越大(或越長(zhǎng)的段，勁度系數(shù)越小)【評(píng)析】在物理學(xué)中經(jīng)常用到圖象處理物理問題用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出相關(guān)的結(jié)論是科學(xué)研究中的一種重要方法，也是高考中的重點(diǎn)內(nèi)容，近年來在高考中出現(xiàn)的幾率特別高在作圖時(shí)，應(yīng)該根據(jù)所給出的坐標(biāo)紙合理選取兩坐標(biāo)軸的標(biāo)度，使得圖線大致占滿整個(gè)區(qū)域，以便減小偶然誤差根據(jù)描出的點(diǎn)，作出平滑曲線或直線，注意所畫出的線不一定過所有點(diǎn)，而是應(yīng)盡量使各點(diǎn)較均勻地分布在圖線的兩側(cè)，畫直線或曲線的過程就是取平均的過程 如圖912所示，將橡皮筋的一端固定于A點(diǎn)，另一端點(diǎn)用互成某個(gè)角度的兩個(gè)拉力F1與F2將其拉到某個(gè)位置O，換用一個(gè)拉力F替代前兩個(gè)拉力F1與F2，也把橡皮筋拉到同一位置O，此時(shí)則可以說拉力F1和F2合力的作用效果與一個(gè)力F的作用效果相同若按比例作力F1、F2、F的圖示，以F1和F2為鄰邊作平行四邊形所得的合力F與F在誤差允許范圍內(nèi)大小相等、方向相同，即可驗(yàn)證兩互成角度的共點(diǎn)力的合成遵從平行四邊形定則2驗(yàn)證力的平行四邊形定則驗(yàn)證力的平行四邊形定則 由此可知，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄與測(cè)量的是：橡皮筋被拉到的位置O，各次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小與方向圖912 【例2】(2011江蘇卷)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置，分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向 (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為_ N. (2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是_(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)A應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力B彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零C拉線方向應(yīng)與木板平面平行D改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍超出量程，請(qǐng)您提出兩個(gè)解決辦法【解析】 (1)由測(cè)力計(jì)可讀出數(shù)據(jù)為3.6N； (2)因?yàn)橹灰狾點(diǎn)受力平衡，三個(gè)力的合力為零即可，沒有必要每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置，D項(xiàng)符合題意； (3)減小重物M的質(zhì)量，可使測(cè)力計(jì)的讀數(shù)減小，更換量程更大的測(cè)力計(jì)也可答案：(1)3.6(2)D(3) 改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的大小；減小重物M的質(zhì)量(或?qū)更換成較大量程的彈簧測(cè)力計(jì)、改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的方向等)3 3研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (1)判斷物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 根據(jù)打點(diǎn)的紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況，一般的方法是測(cè)量每相鄰兩點(diǎn)間的距離，若相鄰兩點(diǎn)間的距離相等，則物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若相鄰兩點(diǎn)的距離越來越大則加速，若距離越來越小則減速，若相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差s2s1=s3s2=s4s3=常數(shù)(Ds=aT2)，則可以判定物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng) (2)瞬時(shí)速度v的求解方法： 1nv2nnssT 2241152226335263411232221231236543212“”6333,333 3()()(33 )axxaTxxa Txxa TxxxxxxaaaTTTaaaaaaaxxxxxxT加速度 的求解方法 逐差法 ：從紙帶上得到 個(gè)相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移，則，得：，再由 、 、算出平均值就是所要測(cè)的.vtavta 利用圖象求 ：求出各點(diǎn)的即時(shí)速度，畫出如圖的圖線，圖線的斜率就是加速度 【例3】某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，打出的紙帶如圖915所示(每?jī)牲c(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出來)，圖中上部的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離(單位：cm)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz. 根據(jù)計(jì)算可得：與紙帶上D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v=_m/s，該勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=_m/s2 .(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)22Dv1.1755/2a91.180.01 1.930.1.18/1.9/013CEm sTEFDECDBm sCABOATm s點(diǎn)對(duì)應(yīng)速度 ，加速度 【解析】答案： (1)如圖所示，保持小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，從而改變細(xì)線對(duì)小車的牽引力，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和力的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與外力成正比. 4驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 22 1 232satsaTD 保持小桶和砂的質(zhì)量不變，改變小車的質(zhì)量，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，做出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與質(zhì)量成反比采用控制變量法用公式或測(cè)量加速度【例4】為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖所示的器材：A為小車，B為電火花計(jì)時(shí)器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車?yán)等于砝碼和小桶的總重量請(qǐng)思考探究思路并回答下列問題： (1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取什么做法？ _. (2)在“探究加度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砝碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表：次數(shù)12345小車加速度a/(ms2)0.78 0.38 0.25 0.20 0.16小車質(zhì)量m/(kg)0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)繪制出am圖象如圖甲所示： 通過對(duì)圖象(圖918甲)的觀察，可猜想在拉車F一定的情況下a與m的關(guān)系可能是：am1、am2、am3等等，為了驗(yàn)證猜想，請(qǐng)?jiān)趫D918乙中作出最能直觀反映a與m之間關(guān)系的圖象 (3)在“探究加速度與力的關(guān)系”時(shí)，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與力F圖線如圖919 ，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_.919【解析】(1)把木板的右端墊高，利用重力沿木板向下的分力來平衡滑動(dòng)摩擦力； (2)可以分別畫出am1、am2、am3等圖象，發(fā)現(xiàn)am1呈線性關(guān)系，這是最能直觀反映a與m之間關(guān)系的，故在圖918乙中作出am1圖象； (3)由圖919看出當(dāng)加速度為0時(shí)，F(xiàn)可以不為0，說明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分【答案】(1)把木板的右端(或安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的那端)適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力(2)如圖所示(3)實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分1Famam明確 一定時(shí)， 和 成【評(píng)析】反比，一般作的圖象 方法一：采用如圖所示裝置，讓小車在橡皮筋作用下彈出，使小車獲得速度后沿木板勻速滑行，當(dāng)用一條橡皮筋彈出時(shí)對(duì)小車做的功為W，則用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)，每次橡皮筋都拉伸到同一5探究動(dòng)能定理探究動(dòng)能定理222W,3WvvWWvWvWvv位置釋放時(shí)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋所做的功分別為小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶得到當(dāng)?shù)贸鋈舾山M功和速度的數(shù)據(jù)后，以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo)，分別以小車獲得的速度 、為橫坐標(biāo)，以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功為單位，用描點(diǎn)法分別作出、曲線，分析曲線，得出橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得速度的定量關(guān)系 方法二： (1)實(shí)驗(yàn)原理：和探究牛頓第二定律的原理相同 (2)實(shí)驗(yàn)器材： 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，小桶，細(xì)繩，砂，低壓交流電源，兩根導(dǎo)線，天平，刻度尺，砝碼 (3)實(shí)驗(yàn)步驟及器材調(diào)整： 用天平測(cè)出小車和小桶(含砂)的質(zhì)量M和m，把數(shù)值記錄下來 把實(shí)驗(yàn)器材安裝好 平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直至不掛砂桶的小車剛好在斜面上保持勻速運(yùn)動(dòng)為止 將砂桶通過細(xì)繩系在小車上，接通電源，放開小車，使小車運(yùn)動(dòng)，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶，并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼 改變砂和砂桶或小車中砝碼的質(zhì)量，更換紙帶，重復(fù)中操作 221221s1vvmgsm(45vv )2mM 數(shù)據(jù)處理： 選擇打點(diǎn)清晰的紙帶，量出某兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離 ，計(jì)算出這兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度 ， ，比較和在誤差范圍 注意事項(xiàng)： 在本實(shí)驗(yàn)中，必須平衡摩擦力，方法是將長(zhǎng)木板的一端墊起，而墊起的位置要恰當(dāng)在位置確定以后，不能再更換傾角 改變 和的大小時(shí)，每次小車開始釋放時(shí)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而且先通電再釋放小車內(nèi)是否相等【例例5】某實(shí)驗(yàn)小組采用圖9111所示的裝置探究“動(dòng)能定理”圖9111中小車中可放置砝碼實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz.9111 (2)圖9112是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離s及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置9112表1紙帶的測(cè)量結(jié)果測(cè)量點(diǎn)s/cmv/(ms1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45CD7.150.54E9.410.60 (3)在小車的運(yùn)動(dòng)過程中，對(duì)于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，_做正功，_做負(fù)功 (4)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖中的圖線(其中Dv2=v2v)根據(jù)圖線 可 獲 得 的 結(jié) 論 是_.要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”還需測(cè)量的物理 量 是 摩 擦 力 和_ . CC2s5.08v27.105.1210/0.123540/0.04OODBsscmTm sm s先接通電源，再釋放小車關(guān)閉電源 由圖可知， 鉤碼的重力做正功，摩擦力做負(fù)功 在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，系統(tǒng)某計(jì)數(shù)點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)的速度的平方差跟各點(diǎn)到 點(diǎn)的距離成正比小車【解析】的質(zhì)量答案：(1)先接通電源，再釋放小車；斷開電源，取出紙帶 (2)5.080.50 (3)鉤碼的重力木板對(duì)小車的摩擦力 (4)系統(tǒng)某計(jì)數(shù)點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的速度的平方差跟各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離成正比小車質(zhì)量【評(píng)析評(píng)析】“探究動(dòng)能定理”是考試說明中規(guī)定必考部分實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)帶有“探究”標(biāo)志的實(shí)驗(yàn)之一，而實(shí)驗(yàn)與探究又是新課標(biāo)理念下對(duì)實(shí)驗(yàn)考查的特色內(nèi)容之一，因此，同學(xué)們必須注意相關(guān)實(shí)驗(yàn)題目的訓(xùn)練，要在理解實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上解決相關(guān)的問題 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示在自由落體運(yùn)動(dòng)中只有重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h及計(jì)算出瞬時(shí)速度v，從而驗(yàn)證物體在自由下落過程中重力勢(shì)能的減少量DEp=mgh與物體動(dòng)能的增加量DEk= mv2相等6 6驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)12【例例6】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，所用電源的頻率為50Hz，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示，(O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D、E分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)) 根據(jù)紙帶要求計(jì)算： (1)若重錘的質(zhì)量為m，則重錘從開始下落到打B點(diǎn)時(shí)，減少的重力勢(shì)能是_J； (2)重錘下落到打B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能是_J； (3)從(1)、(2)數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是_；產(chǎn)生誤差的主要原因是_ A22BBBCBB vss/ 2T 0.070.0855 /(2 0.Emghmg OB9.8 0.104)/1.944/950m1.911mEmv / 21.944m/ 211289mB.pkBm sJm sJDD減增重錘從開始下落到打 點(diǎn)時(shí)減少的重力勢(shì)能為 重錘下落到打 點(diǎn)時(shí)的速度為 則物體從開始下落到打 點(diǎn)增加的動(dòng)能為 【解析】 ()3 可以得出在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)重錘重力勢(shì)能的減少等于其動(dòng)能的增加，機(jī)械能守恒重錘減少的重力勢(shì)能略大于其增加的動(dòng)能的：重錘在下落時(shí)要受到阻力的作用 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦阻力，空氣阻力等 ，重錘克服阻力做功要損失一部原因是分機(jī)械能【評(píng)析】本實(shí)驗(yàn)的誤差來源主要是空氣阻力和摩擦阻力對(duì)紙帶和物體做功，使重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量為盡量減少誤差，除了實(shí)驗(yàn)操作正確、儀器選取合理外，在計(jì)算重力勢(shì)能減少量時(shí)，重力加速度g一定不要取10m/s2，沒有特殊說明要取9.8m/s2. 用如圖甲所示的裝置，讓小球m1從斜槽上某一位置滾下，與放在斜槽末端的靜止的小球m2發(fā)生正碰，根據(jù)動(dòng)量守恒定律應(yīng)有： 7 7驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)111122m vm vm v 由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知，只要小球做平拋運(yùn)動(dòng)的高度相同，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就相同，若直接用飛行時(shí)間作時(shí)間單位，小球的水平速度在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離，只要能滿足m1OP=m1OM+m2ON，就能驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律上式中OP、OM和ON的意義如圖乙所示 【例7】(2011北京卷)如圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的但是，可以通過僅測(cè)量_(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問題A小球開始釋放高度B小球拋出點(diǎn)距地面 的高度C小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 (2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程OP.然后把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射小球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù) 接下來要完成的必要步驟是_(填選項(xiàng)前的符號(hào)) A用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2 B測(cè)量小球m1開始釋放高度h C測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H D分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置 M 、N E測(cè)量平拋射程OM、ON (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(用(2)中測(cè)量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為_用(2)中測(cè)量的量表示 (4)經(jīng)測(cè)定，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地點(diǎn)的平均位置到O點(diǎn)的距離如圖9118所示碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1，則p1 p1=_ 11；若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2，則p1 p2=11 _.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值 為_.112ppp (5)有同學(xué)認(rèn)為在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個(gè)小球的材質(zhì)，其他條件不變可以使被撞小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程增大請(qǐng)你用(4)中已知的數(shù)據(jù)，分析計(jì)算出被撞小球m2平拋運(yùn)動(dòng)射程ON的最大值為_ cm 【解析】該實(shí)驗(yàn)是利用平拋的射程表示碰撞前后的速度，做該題時(shí)應(yīng)注意須測(cè)量質(zhì)量及平拋的水平位移，再由動(dòng)量守恒定律求解答案：(1)C(2)ADE (3)m1OM+m2ON=m1OP m1OM2+m2ON2=m1OP2 (4)14 2.911.01(5)76.8