Question

1．如圖所示為“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”的實(shí)驗(yàn)裝置．
①下列說法中不符合本實(shí)驗(yàn)要求的是AD（選填選項(xiàng)前面的字母）
A．軌道應(yīng)當(dāng)盡量光滑，以減小實(shí)驗(yàn)誤差
B．在同一組實(shí)驗(yàn)的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放
C．安裝軌道時(shí)，軌道末端必須水平
D．需要使用的測量儀器有秒表和刻度尺
②本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有BE．
A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H；
B．小球a、b的質(zhì)量分別為m_a、m_b；
C．小球a、b的半徑r；
D．小球a、b在離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時(shí)間；
E．記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC；
F．a(chǎn)球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h．
③小球a、b的質(zhì)量m_a、m_b應(yīng)該滿足m_a大于m_b（填“大于”或“小于”或“等于”）
④實(shí)驗(yàn)時(shí)，先不放b球，讓a球多次從同一位置由靜止釋放，找到平均落點(diǎn)B；放上b球后，將a球仍從同一位置釋放并重復(fù)實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中記錄了軌道末端在記錄紙上的豎直投影為O點(diǎn)，在記錄紙上找到了兩球平均落點(diǎn)位置為A、C，并測得各落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為OA、OB和OC．驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒的達(dá)式為：m_aOB=m_aOA+m_bOC．

Answer 1

分析 （1）（3）實(shí)驗(yàn)是要驗(yàn)證兩個(gè)小球碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，同時(shí)通過平拋運(yùn)動(dòng)將速度的測量轉(zhuǎn)化為水平射程的測量；為防止小球反彈，還要保證入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量；
（2）根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，然后根據(jù)表達(dá)式分析答題需要測量的物理量．
（4）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證兩個(gè)小球系統(tǒng)碰撞過程動(dòng)量守恒，即要驗(yàn)證m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通過平拋運(yùn)動(dòng)將速度的測量轉(zhuǎn)化為水平射程的測量；

解答 解：①A、軌道是否光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果沒有影響．故A不符合要求．
B、在同一組實(shí)驗(yàn)的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放，保證碰前的速度相同．故B符合要求．
C、為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，安裝軌道時(shí)，軌道末端必須水平．故C符合要求．
D、在該實(shí)驗(yàn)中需要測量小球的質(zhì)量以及小球的水平位移，需要的測量儀器是天平、刻度尺，不需要秒表測量運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．故D不符合要求．
本題選不符合要求的，故選：AD
②小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，如果碰撞過程動(dòng)量守恒，則有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，則m_aOB=m_aOA+m_bOC，
因此A實(shí)驗(yàn)需要測量：兩球的質(zhì)量，兩球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，故ACD錯(cuò)誤，BE正確．
故選：BE．
③為了保證入射小球不反彈，則入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量；
④放上被碰小球后小球a、b的落地點(diǎn)依次是圖中水平面上的M點(diǎn)和N點(diǎn)，碰撞過程中，如果水平方向動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律得：
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，
小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)拋出點(diǎn)的高度相等，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t，有：
m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t
得：m_aOB=m_aOA+m_bOC
故答案為：①AD；  ②BE；  ③大于；④m_aOB=m_aOA+m_bOC

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿這條直線運(yùn)動(dòng)．（2）利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反彈．