动量守恒定律的重要意义 从现代物理学的理论高度来认识.动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一.(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律.)从科学实践的角度来看.迄今为止.人们尚未发现动量守恒定律有任何例外.相反.每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时.物理学家们就会提出新的假设来补救.最后总是以有新的发现而胜利告终.例如静止的原子核发生β衰变放出电子时.按动量守恒.反冲核应该沿电子的反方向运动.但云室照片显示.两者径迹不在一条直线上.为解释这一反常现象.1930年泡利提出了中微子假说.由于中微子既不带电又几乎无质量.在实验中极难测量.直到1956年人们才首次证明了中微子的存在.(2000年高考综合题23 ②就是根据这一历史事实设计的).又如人们发现.两个运动着的带电粒子在电磁相互作用下动量似乎也是不守恒的.这时物理学家把动量的概念推广到了电磁场.把电磁场的动量也考虑进去.总动量就又守恒了. 例题分析 例1:质量为m=0.10kg的小钢球以Vo=10m/s的水平速度抛出.下落h=5.0m时撞击一钢板.撞后速度恰好反向.则钢板与水平地面的夹角θ= .刚要撞击时小球的动量的大小为 解:小钢球作平抛运动.撞击钢板时的竖直分速度Vy==10m/s.而水平方向作的是匀速运动.所以Vx=Vo=10m/s.而tgnθ=Vo/Vy=1.所以θ=450.另外钢球的末速度为:Vt=m/s.于是刚要撞击时小球的动量大小等于: P=mVt=kgm/s 例2.质量为m的钢球自高处下落.以速度V1碰地.竖直向上弹回.碰撞时间极短.离地的速率为V2.在碰撞过程中.地面对钢球的冲量的方向和大小为( ) A.向下.m B.向下.m C.向上.m D.向上.m 分析:将钢球作研究对象.钢球在碰地过程中的受力如图中的动画所示.图中mg为钢球受到的重力.N是受到地面对它的弹力.由于弹力和重力对钢球的冲量使钢球的动量发生改变.图中钢球的碰地速度V1.弹起速度为V2.我们假设垂直地面向上为正.对钢球运用动理定理得: Nt-mgt=mV2-=mV2+mV1. 由于碰撞时间极短.t趋近于零.故mgt也趋于零可忽略不计.于是Nt=m,即弹力的冲量方向向上.大小等于m,故答案选D 例题3: 质量为M的小船以速度Vo行驶.船上有两个质量皆为m的小孩a和b.分别静止站在船头和船尾.现小孩a沿水平方向以速率V向前跃入水中.然后小孩b沿水平方向以同一速率向后跃入水中.求小孩b跃出后小船的速度. 本题是由三个物体组成的物体系.和两个物体过程的动量守恒定律的应用问题.选择合理的研究对象和研究过程可使解题方便简捷. 解答:选小孩a.b和船为一系统.在两小孩先后跳入水的整个过程中可忽略水的阻力.系统水平方向上动量守恒.设小孩b跃出后船向前行驶的速度为Vx.选Vx方向为正方向根据动量守恒定律有, Vo=MVx+mV-mV 整理得:Vx=Vo 例题4:一列火车在水平直轨道上做匀速运动.总质量为M.速度为V.某时刻火车后部有质量为m的一节车厢脱钩.司机并未发觉.又继续行驶了一段距离.这期间车牵引力保持不变.并且火车各部所受的阻力跟运动速度无关.当司机发现时.后面脱钩的车厢的速度已减为V/3.求此时刻火车车厢前面部分的速度多大? 解答:火车原在铁轨上匀速运动.故所受合外力等于零.一节车厢脱钩后.牵引力和阻力均不变.火车系统合外力等于零.动量守恒.当脱钩车厢速度为V/3时.设前面部分的速度为V'.根据动量守恒定律有:MV=(M-m)V'+mV/3 解得: 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(1)在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源频率为50Hz)“验证机械能守恒定律”的实验中( 结果均保留两位小数)
某同学用图所示装置进行实验,得到如图所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作O点,测出点O、A间的距离为68.97cm,点A、C间的距离为15.24cm,点C、E间的距离为16.76cm,已知当地重力加速度为9.8m/s2,重锤的质量为m=1.0kg,则打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤动能的增加量为
8.00
8.00
J,重力势能的减少量为
8.25
8.25
J.
利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a=
9.50
9.50
m/s2
在实验中发现,重锤减小的重力势能总大于重锤增大的动能,其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用,用题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为
0.30
0.30
N.

(2)从表中选择适当的器材设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1,要求尽可能高的测量精度,并能测得多组数据.
器材(代号) 规格
电流表(A1 量程10mA,待测内电阻r1约2Ω
电流表(A2 量程50 μA,内阻r2=750Ω
电压表(V) 量程15V,内阻r3=10kΩ
定值电阻(R1 阻值R1=35Ω
滑动变阻器(R2 总电阻值约5Ω
电池(E) 电动势1.5V,内阻不计
开关S
导线若干
1某同学设计了如图甲、乙所示电路,那么为了满足题目要求,应选择图
(选填“甲”或“乙”).2同学A按电路图乙将实物连接成如图丙所示电路,同学B在闭合开关S前检查发现有两处错误或不恰当的地方,请你指出
电流表A1正负接线柱接反了
电流表A1正负接线柱接反了
_、
滑片P应置于最左端
滑片P应置于最左端
.3根据正确的电路选择,由测量数据中的一组计算来r1,则表达式r1=
I2
I1
r2-R1
I2
I1
r2-R1
,式中各符号的意义是
I1、I2为A1、A2示数,r2为A2内阻,R1为定值电阻
I1、I2为A1、A2示数,r2为A2内阻,R1为定值电阻

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(1)在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源频率为50Hz)“验证机械能守恒定律”的实验中( 结果均保留两位小数)
某同学用图所示装置进行实验,得到如图所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作O点,测出点O、A间的距离为68.97cm,点A、C间的距离为15.24cm,点C、E间的距离为16.76cm,已知当地重力加速度为9.8m/s2,重锤的质量为m=1.0kg,则打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤动能的增加量为______J,重力势能的减少量为______J.
利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a=______m/s2
在实验中发现,重锤减小的重力势能总大于重锤增大的动能,其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用,用题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为______N.

(2)从表中选择适当的器材设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1,要求尽可能高的测量精度,并能测得多组数据.
器材(代号)规格
电流表(A1量程10mA,待测内电阻r1约2Ω
电流表(A2量程50 μA,内阻r2=750Ω
电压表(V)量程15V,内阻r3=10kΩ
定值电阻(R1阻值R1=35Ω
滑动变阻器(R2总电阻值约5Ω
电池(E)电动势1.5V,内阻不计
开关S
导线若干
1某同学设计了如图甲、乙所示电路,那么为了满足题目要求,应选择图______(选填“甲”或“乙”).2同学A按电路图乙将实物连接成如图丙所示电路,同学B在闭合开关S前检查发现有两处错误或不恰当的地方,请你指出_______、______.3根据正确的电路选择,由测量数据中的一组计算来r1,则表达式r1=______,式中各符号的意义是______

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某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料,完成后面问题。
第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现不知道当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度。

时刻
t1
t2
t3
t4
t5
速度v(m/s)
4.52
4.04
3.56
3.08
2.60
v2(m2/s2)
20.43
16.32
12.67
9.49
6.76

(1)在所给的坐标纸上作出v2—h图象;

(2)分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:_______________________;
(3)由图象求得的重力加速度是______m/s2(结果保留三位有效数字)。
第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题:

(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________(按顺序填写相应图线所对应的文字);
(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:_____________________________。

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某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料,完成后面问题。
第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现不知道当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度。
时刻
t1
t2
t3
t4
t5
速度v(m/s)
4.52
4.04
3.56
3.08
2.60
v2(m2/s2)
20.43
16.32
12.67
9.49
6.76

(1)在所给的坐标纸上作出v2—h图象;

(2)分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:_______________________;
(3)由图象求得的重力加速度是______m/s2(结果保留三位有效数字)。
第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题:

(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________(按顺序填写相应图线所对应的文字);
(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:_____________________________。

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