验证动量守恒定律
1.(2018·太原模拟)“枪支比动能e0”是反映枪支威力的一个参数，已知e0=，式中E0是子弹离开枪口时的动能，S是子弹的横截面积(若子弹是球形，则S是过球心的截面圆面积)。“J2136冲击摆实验器”是物理实验中的实验器材，可以用来测量弹簧枪的比动能e0，如图甲所示，左侧是可以发射球形子弹的弹簧枪，中间立柱上悬挂小摆块，摆块一般用塑料制成，正对枪口处有一水平方向的锥形孔(使弹丸容易射入并与摆块结合为一体)。摆块摆动的最大角θ可由刻度盘读出。(重力加速度大小为g)
(1)用游标卡尺测量子弹直径，测量结果如图乙所示，子弹的直径d=_______mm。
(2)实验开始之前，必须测量的物理量为子弹直径d以及_______和_______。(写出物理量及其表示字母)；
(3)实验步骤如下：
①将冲击摆实验器放在桌上，调节底座上的调平螺丝，使底座水平；
②再调节支架上端的调节螺丝，改变悬线的长度，使摆块的孔洞跟枪口正对，并且使摆块右侧与0刻度对齐；
③此时用刻度尺测量出摆长L；
④扣动弹簧枪扳机，打出子弹，记录下摆块的最大摆角；
⑤多次重复实验，计算出摆块最大摆角的平均值θ；
⑥处理实验数据，得出实验结论。
(4)子弹的发射速度为v0=_______，弹簧枪的比动能为e0=_______。(用已知量和测量量的字母表示)；
(5)由于存在系统误差，使得测量值_______理论值。(选填“大于”“小于”或“等于”)
【解析】(1)主尺读数为1.0 cm，游标读数为0.02×26=0.52 mm，所以最终读数为10 mm+0.52 mm=10.52 mm；
(2)本实验中要确定子弹的动能，所以在实验前应先测量出子弹的质量m和摆块的质量M；
(4)根据机械能守恒定律可知， (m+M)gL(1-cosθ)=(M+m)v2
根据动量守恒定律可知：mv0=(M+m)v，联立解得：子弹的速度为：v0=；
根据比动能的定义式可知：e0=，E0=m，截面积S=πd2，解得比动能e0=；
(5)由于摆块在运动中存在空气阻力做功，因此求出的子弹的速度偏小，故测量值一定小于真实值。
答案：(1)10.52 (2)子弹质量m 摆块质量M
(4)
(5)小于
