Question

13．某同學(xué)用甲圖裝置做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)．先將A球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開(kāi)始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的B球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓A球仍從原固定點(diǎn)由靜止開(kāi)始滾下，和B球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次．從左向右依次是MPN點(diǎn)
（1）實(shí)驗(yàn)記錄如圖所示，則A球碰前做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的OP，B球被碰后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的ON．（兩空均選填“OM”、“OP”或“ON”）
（2）小球A下滑過(guò)程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生誤差（選填“會(huì)”或“不會(huì)”）．
（3）若入射小球A質(zhì)量為m₁，半徑為r₁；被碰小球B質(zhì)量為m₂半徑為r₂，則正確的是C
A．m₁＞m₂，r₁＞r₂               B．m₁＞m₂，r₁＜r₂
C．m₁＞m₂，r₁=r₂                D．m₁＜m₂，r₁=r₂
（4）為完成此實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是CD（填下列對(duì)應(yīng)的字母）．
A．直尺   B．游標(biāo)卡尺      C．天平        D．秒表
（5）按照本實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證動(dòng)量守恒的驗(yàn)證式是m₁OP=m₁OM+m₂ON，．

Answer 1

分析 明確實(shí)驗(yàn)原理，知道要驗(yàn)證動(dòng)量守恒，就需要知道碰撞前后的動(dòng)量，所以要測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，速度可以用水平位移代替； 從而明確實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的事項(xiàng)；
兩球都做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律不難判斷出各自做平拋運(yùn)動(dòng)的落地點(diǎn)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)求出碰撞前后兩個(gè)小球的速度，根據(jù)動(dòng)量的公式列出表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)看碰撞前后的動(dòng)量是否相等．

解答 解：（1）撞后兩小球做平拋運(yùn)動(dòng)，高度相同，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響；
A小球和B小球相撞后，B小球的速度增大，A小球的速度減小，所以碰撞后A球的落地點(diǎn)距離O點(diǎn)最近，B小球離O點(diǎn)最遠(yuǎn)，中間一個(gè)點(diǎn)是未放B球時(shí)A的落地點(diǎn)，所以相碰后，小球A、B的平均落點(diǎn)位置依次是圖中P、N點(diǎn)；
（2）只要小球每次到達(dá)末端的速度相等，則就不會(huì)產(chǎn)生誤差；故要只每次讓小球從同一點(diǎn)滑下即可，摩擦力不會(huì)帶來(lái)誤差；
（3）兩球要發(fā)生對(duì)心碰撞，故兩球的半徑應(yīng)相同； 同時(shí)為了防止A球反彈，A球的質(zhì)量要大于B球；
故選C；
（4）小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)拋出點(diǎn)的高度h相同，則它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒，需要驗(yàn)證：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，則：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t，得m₁x₁=m₁x₁′+m₂x₂，由圖所示可知，需要驗(yàn)證：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
因此實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的量有：①入射小球的質(zhì)量，②被碰小球的質(zhì)量，③入射小球碰前平拋的水平位移，④入射小球碰后平拋的水平位移，⑤被碰小球碰后平拋的水平位移，測(cè)量水平位移需要用直尺，測(cè)質(zhì)量需要天平，因此需要的實(shí)驗(yàn)器材是AC．
（5）根據(jù)（4）公式可知，我們需要驗(yàn)證的物理公式為：
m₁OP=m₁OM+m₂ON，
故答案為：（1）P；N； （2）不會(huì)； （3）C； （4）AC；（5）m₁OP=m₁OM+m₂ON，

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，要學(xué)會(huì)在相同高度下，水平射程來(lái)間接測(cè)出速度的方法，掌握兩球平拋的水平射程和水平速度之間的關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵．