10.
某科技小组学习了反冲现象后,设计了以下实验。
如图甲所示,小车上固定一个右端开口的小管,管口刚好与小车右端对齐。小管内装有一根质量可忽略不计的硬弹簧,小车与管的总质量为M=0.2 kg。将一个大小合适、质量为m=0.05 kg的小球压入管内,管口的锁定装置既可控制小球不弹出,也可通过无线遥控解锁。小球弹出时间极短,在管内运动的摩擦可忽略。该小组利用此装置完成以下实验。
实验一:测量弹簧储存的弹性势能
如图乙所示,将该装置放在水平桌面上,小车右端与桌面右端对齐,并在小车右端悬挂重垂线到地面,标记出O点。固定小车,解锁后,小球水平飞出,落到地面上的A点。测得OA的距离为x=2.4 m,小球抛出点的竖直高度为h=0.8 m。g取10 m/s2。
实验二:对小车反冲距离的理论预测与实验检验
如图丙所示,将该装置放在水平地面上静止不动,解除锁定,小球弹出瞬间小车向相反方向运动。已知地面对小车的阻力恒为车对地面压力的k倍(k=0.3)。该小组在实验一的基础上,先通过理论计算得出小车反冲距离的预测值为s,再通过实验测得反冲距离的实际值为s'。