Question

7．在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，通過(guò)半徑相同的A、B兩球碰撞來(lái)尋找碰撞中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR是槽末端部分，入射球A與被碰球B飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，其中P′為球A碰前飛行的落點(diǎn)，M為球A碰后飛行的落點(diǎn)，球B的落點(diǎn)為N，如圖1所示，則

（1）為保證球A碰后不反向，必須要求球A的質(zhì)量大于球B的質(zhì)量．（填“大于”“等于”“小于”）
（2）要使球A每次從槽上飛出時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)，需保證槽QR部分水平，碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)上述操作，找出球的平均落點(diǎn)，此過(guò)程中每次應(yīng)保證球A從斜槽上同一位置自由釋放．
（3）由圖2數(shù)據(jù)可推測(cè)處入射球A與被碰球B的質(zhì)量之比約為m_a：m_b=5：2．

Answer 1

分析 根據(jù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測(cè)量的物理量，小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，水平位移與出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，從而求出兩小球的質(zhì)量之比．

解答 解：（1）為防止碰撞過(guò)程入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量．
（2）為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，必須調(diào)整斜槽使末端切下水平．同時(shí)為了保證小球每次判斷的速度相同，應(yīng)把小球每次從同一位置自由釋放；
（3）由圖2所示可知，入射球碰前落地點(diǎn)是紙上的P點(diǎn)，水平射程是OP=40.5cm=0.4050cm；，
碰后入射球小球的水平射程：OM=18.30cm=0.1830m，B球的水平射射為ON=55.45cm=0.5545m；
小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相等，小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，
如果碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，則：m_av_a=m_av_a′+m_bv_b′，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得：
m_av_at=m_av_a′t+m_bv_b′t，則：m_AOP=m_AOM+m_BON，
代入解得：
m_A：m_B=5：2．
故答案為：（1）大于；（2）水平；同一位置自由（3）5：2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、求小球的水平位移、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的量、求實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式，知道實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、應(yīng)用動(dòng)量守恒定律求出動(dòng)量守恒的表達(dá)式即可正確解題．